DE69504808T2 - CORTICOTROPIN RELEASING RECEPTORS OF FACTOR 2 - Google Patents
CORTICOTROPIN RELEASING RECEPTORS OF FACTOR 2Info
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Zelloberflächenrezeptoren und speziell Corticotropin-Freisetzungsfaktor&sub2;-Rezeptoren.The present invention relates generally to cell surface receptors and specifically to corticotropin releasing factor2 receptors.
Corticotropin-freisetzender Faktor ("CRF") ist ein 41-Aminosäuren langes Peptid, das ursprünglich aus dem Hypothalamus aufgrund seiner Fähigkeit isoliert wurde, die Produktion von adrenocorticotropem Hormon ("ACTH") und andere Proopiomelanocortin ("POMC")- Produkten der vorderen Hypophyse zu stimulieren (Vale et al., Science 213: 1394-1397, 1981). Kurz gesagt glaubt man, daß CRF seine biologischen Wirkungen durch Binden an einen Plasmamembranrezeptor initiiert, der überall im Gehirn (DeSouza et al., Science 224:1449-1451, 1984), der Hirnanhangdrüse (Wynn et al., Biochem. Biophys. Res. Comm. 110:602-608, 1983), den Nebennieren (Udelsmann et al., Nature 319:147-150, 1986) und der Milz (Webster, E.L., und E.B. DeSouza, Endrocrinology 122:609-617, 1988) verteilt ist. Dieser Rezeptor ist an ein GTP-Bindungsprotein gebunden (Pernn et al., Endocrinology 118:1171-1179, 1986), der die CRF-stimulierte Erhöhung des intrazellulären cAMP vermittelt (Bilezikjian, L.M. und W.W. Vale, Endocrinology 113:657-662, 1983).Corticotropin-releasing factor ("CRF") is a 41-amino acid peptide that was originally isolated from the hypothalamus due to its ability to stimulate the production of adrenocorticotropic hormone ("ACTH") and other proopiomelanocortin ("POMC") products of the anterior pituitary (Vale et al., Science 213: 1394-1397, 1981). Briefly, CRF is believed to initiate its biological effects by binding to a plasma membrane receptor that is ubiquitously distributed in the brain (DeSouza et al., Science 224:1449-1451, 1984), the pituitary gland (Wynn et al., Biochem. Biophys. Res. Comm. 110:602-608, 1983), the adrenal glands (Udelsmann et al., Nature 319:147-150, 1986), and the spleen (Webster, E.L., and E.B. DeSouza, Endrocrinology 122:609-617, 1988). This receptor is bound to a GTP-binding protein (Pernn et al., Endocrinology 118:1171-1179, 1986) that mediates the CRF-stimulated increase in intracellular cAMP (Bilezikjian, L.M. and W.W. Vale, Endocrinology 113:657-662, 1983).
Zusätzlich zu seiner Rolle bei der Stimulierung der Produktion von ACTH und POMC nimmt man auch an, daß CRF viele der endokrinen, autonomen und Verhaltensantworten auf Streß koordiniert und kann bei der Pathophysiologie von affektiven Störungen beteiligt sein. Darüber hinaus glaubt man, daß CRF ein Schlüsselzwischenprodukt bei der Kommunikation zwischen dem Immunsystem, dem Zentralnervensystem, dem endokrinen und cardiovaskulären System ist (Crofford et al., J. Clin. Invest. 90:2555-2564, 1992; Sapolsky et al., Science 238:522-524, 1987, Tilders et al., Regul. Peptides 5:77-84, 1982; Fisher et al., Reg. Peptide 5:153-161, 1983).In addition to its role in stimulating the production of ACTH and POMC, CRF is also thought to coordinate many of the endocrine, autonomic, and behavioral responses to stress and may be involved in the pathophysiology of affective disorders. In addition, CRF is believed to be a key intermediate in the communication between the immune, central nervous, endocrine, and cardiovascular systems (Crofford et al., J. Clin. Invest. 90:2555-2564, 1992; Sapolsky et al., Science 238:522-524, 1987, Tilders et al., Regul. Peptides 5:77-84, 1982; Fisher et al., Reg. Peptide 5:153-161, 1983).
Man hat einen Rezeptor für CRF aus Ratten- (Pernn et al., Endo 133(6):3058-3061, 1993) und menschlichem Gehirn (Chen et al., PNAS 90(19):8967-8971, 1993; Vita et al., FEBS 335(1):1-5, 1993) kloniert. Dieser Rezeptor ist ein 415 Aminosäureprotein, das sieben membrandurchspannende Domänen umfaßt, und weist ein vorgesagtes Molekulargewicht von 44,000 Dalton auf. Ein Identitätsvergleich zwischen Sequenzen von Ratte und Mensch zeigt einen hohen Grad an Homologie (97%) auf der Aminosäureebene. Zusätzlich zeigt die Scatchard-Analyse von rekombinant hergestelltem menschlichen Rezeptor eine einzelne Komponentenstelle mit einer hohen Affinität für CRF (Kd von 1.6 ± 0,3 nM).A receptor for CRF has been cloned from rat (Pernn et al., Endo 133(6):3058-3061, 1993) and human brain (Chen et al., PNAS 90(19):8967-8971, 1993; Vita et al., FEBS 335(1):1-5, 1993). This receptor is a 415 amino acid protein comprising seven membrane-spanning domains and has a predicted molecular weight of 44,000 daltons. Identity comparison between rat and human sequences shows a high degree of homology (97%) at the amino acid level. In addition, Scatchard analysis of recombinantly produced human receptor reveals a single component site with a high affinity for CRF (Kd of 1.6 ± 0.3 nM).
Die vorliegende Erfindung sieht neue, kürzlich unindentifizierte CRF-Rezeptoren vor, bezeichnet als "Corticotropin-Freisetzungsfaktor&sub2; ("CRF&sub2;")-, Corticotropin-Freisetzungsfaktor- Rezeptoren. Zusätzlich sieht die vorliegende Erfindung Zusammensetzungen und Verfahren, die derartige CRF&sub2;-Rezeptoren verwenden, ebenso wie andere, damit in Verbindung stehende Vorteile vor.The present invention provides new, previously unidentified CRF receptors, termed "corticotropin releasing factor₂ ("CRF₂"), corticotropin releasing factor receptors. In addition, the present invention provides compositions and methods using such CRF₂ receptors, as well as other related advantages.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein isoliertes Nukleinsäuremolekül vorgesehen, das einen CRF&sub2;-Rezeptor kodiert, wobei der CRF&sub2;-Rezeptor kodiert wird durch:According to the present invention there is provided an isolated nucleic acid molecule encoding a CRF₂ receptor, wherein the CRF₂ receptor is encoded by:
(a) eine Nukleinsäuresequenz mit der kodierenden Region von einer der Sequenz I.D. Nos. 1, 3 oder 7 oder einem Derivat davon mit einer Homologie mit der kodierenden Region von größer 70%(a) a nucleic acid sequence with the coding region of one of the sequences ID Nos. 1, 3 or 7 or a derivative thereof with a homology with the coding region of greater than 70%
(b) eine Nukleinsäuresequenz, die in der Lage ist, unter hochstringenten Bedingungen an eine Nukleinsäuresequenz zu hybridisieren, die komplementär zu (a) ist; oder(b) a nucleic acid sequence capable of hybridising under high stringency conditions to a nucleic acid sequence complementary to (a); or
(c) Nukleinsäuresequenzen, die als ein Ergebnis des genetischen Codes degeneriert sind, für CRF&sub2;-Rezeptoren, die durch eine Nukleinsäuresequenz, wie definiert in (a) oder (b) kodiert sind.(c) nucleic acid sequences which are degenerate as a result of the genetic code for CRF2 receptors encoded by a nucleic acid sequence as defined in (a) or (b).
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird weiter ein isoliertes Nukleinsäuremolekül vorgesehen, das eine CRF&sub2;-N-terminale extrazelluläre Domäne kodiert, wobei die CRF&sub2;-Nterminale extrazelluläre Domäne kodiert wird durch:According to the present invention there is further provided an isolated nucleic acid molecule encoding a CRF₂ N-terminal extracellular domain, wherein the CRF₂ N-terminal extracellular domain is encoded by:
(a) eine Nukleinsäuresequenz, die abgeleitet ist von der die N-terminale extrazelluläre Domäne kodierenden Region, die durch Nukleotid Nr. 44 bis Nukleotid Nr. 457 von Sequenz I.D. No. 1, Nukleotid Nr. 216 bis Nukleotid Nr. 569 von Sequenz I.D. No. 3, oder der äquivalenten Region von Sequenz I.D. No. 7 definiert ist oder einem Derivat davon mit einer Homologie von mehr als 70% mit der kodierenden Region;(a) a nucleic acid sequence derived from the region encoding the N-terminal extracellular domain defined by nucleotide No. 44 to nucleotide No. 457 of Sequence I.D. No. 1, nucleotide No. 216 to nucleotide No. 569 of Sequence I.D. No. 3, or the equivalent region of Sequence I.D. No. 7, or a derivative thereof having more than 70% homology with the coding region;
(b) eine Nukleinsäuresequenz, die in der Lage ist, unter Bedingungen hoher Stringenz an eine Nukleinsäuresequenz zu hybridisieren, die komplementär zu (a) ist; oder(b) a nucleic acid sequence capable of hybridising under conditions of high stringency to a nucleic acid sequence complementary to (a); or
(c) Nukleinsäuresequenzen, die als ein Ergebnis des genetischen Codes degeneriert sind, für CRF&sub2;-Rezeptoren, die durch eine Nukleinsäuresequenz kodiert sind, wie definiert in (a) oder (b).(c) nucleic acid sequences that are degenerate as a result of the genetic code for CRF2 receptors encoded by a nucleic acid sequence as defined in (a) or (b).
Kurz gesagt, sieht die vorliegende Erfindung, Zusammensetzungen und Verfahren vor, die CRF&sub2;-Rezeptoren (auch bezeichnet als "CRF&sub2;-Corticotropin-Freisetzungsfaktor-Rezeptoren" oder "CRF&sub2;R") verwenden. Innerhalb eines Aspekts der vorliegenden Erfindung sind isolierte Nukleinsäuresequenzen vorgesehen, die CRF&sub2;-Rezeptoren kodieren. Iri einer Ausführungsform sind Nukleinsäuremoleküle vorgesehen, die einen CRF&sub2;-Rezeptor kodieren, wie dasjenige in Sequenz I.D. No. 4 offenbarte, von Aminosäure 1 bis Aminosäure 411. In einer Ausführungsform sind Nukleinsäuremoleküle vorgesehen, die die Nukleotidsequenz in Sequenz I.D. No. 3 von Nukleotid Nr. 216 bis Nukleotid Nr. 1448 umfassen. In einer weiteren Ausführungsform sind Nukleinsäuremoleküle vorgesehen, die einen CRF&sub2;-Rezeptor kodieren, wie dasjenige, das in Sequenz I.D. No. 2 offenbart ist, von Aminosäure 1 bis Aminosäure 431. In einer weiteren Ausführungsform sind Nukleinsäuremolekille vorgesehen, die die Nukleotidsequenz in Sequenz I.D. No. 1 von Nukleotid Nr. 44 bis Nukleotid Nr. 1336 umfassen. Nukleinsäuresequenzen, die CRF&sub2;-Rezeptoren der vorliegenden Erfindung kodieren, können von tatsächlich einem jeden warmblütigen Tier isoliert werden, einschließlich, z.B.; Menschen, Makaken, Pferde, Rinder, Schafe, Schweine, Hunde, Katzen, Ratten und Mäuse.Briefly, the present invention provides compositions and methods that utilize CRF₂ receptors (also referred to as "CRF₂-corticotropin releasing factor receptors" or "CRF₂R"). Within one aspect of the present invention, isolated nucleic acid sequences encoding CRF₂ receptors are provided. In one embodiment, nucleic acid molecules encoding a CRF₂ receptor are provided, such as that disclosed in Sequence I.D. No. 4, from amino acid 1 to amino acid 411. In one embodiment, nucleic acid molecules comprising the nucleotide sequence in Sequence I.D. No. 3 from nucleotide No. 216 to nucleotide No. 1448 are provided. In another embodiment, nucleic acid molecules are provided that encode a CRF2 receptor, such as that disclosed in Sequence I.D. No. 2, from amino acid 1 to amino acid 431. In another embodiment, nucleic acid molecules are provided that comprise the nucleotide sequence in Sequence I.D. No. 1, from nucleotide number 44 to nucleotide number 1336. Nucleic acid sequences encoding CRF2 receptors of the present invention can be isolated from virtually any warm-blooded animal, including, for example; humans, macaques, horses, cattle, sheep, pigs, dogs, cats, rats, and mice.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden isolierte Nukleinsäuremoleküle vorgesehen, die Teile eines CRF&sub2;-Rezeptors kodieren, wie die N-terminale extrazelluläre Domäne. In einer Ausführungsform sind isolierte Nukleinsäuremoleküle vorgesehen, die die Nukleotidsequenz in Sequenz I.D. No. 3 von Nukleotid Nr. 216 bis Nukleotid Nr. 569 umfassen. In einer weiteren Ausfüshrungsform sind isolierte Nukleinsäuremoleküle vorgesehen, die ein Protein kodieren mit der Aminsosäuresequenz von Sequenz I.D. No. 4 von Aminosäure No. 1 bis Aminosäure Nr. 118. In einer weiteren Ausführungsform sind isolierte Nukleinsäuremoleküle vorgesehen, die die Nukleotidsequenz in Sequenz I.D. No. 1 von Nukleotid Nr. 44 bis Nukleotid Nr. 457 umfassen. In einer weiteren Ausführungsform sind isolierte Nukleinsäuremoleküle vorgesehen, die ein Protein kodieren mit der Aminosäuresequenz von Sequenz I.D. No. 2 von Aminosäure Nr. 1 bis Aminosäure Nr. 138.In a further aspect of the present invention, isolated nucleic acid molecules are provided which encode parts of a CRF₂ receptor, such as the N-terminal extracellular domain. In one embodiment, isolated nucleic acid molecules are provided which comprise the nucleotide sequence in Sequence ID No. 3 from nucleotide No. 216 to nucleotide No. 569. In another embodiment, isolated nucleic acid molecules are provided which encode a protein with the amino acid sequence of Sequence ID No. 4 from amino acid No. 1 to amino acid No. 118. In a further embodiment, isolated nucleic acid molecules are provided which comprise the nucleotide sequence in Sequence ID No. 1 from nucleotide No. 44 to nucleotide No. 457. In a further embodiment, isolated nucleic acid molecules are provided which encode a protein with the amino acid sequence of Sequence ID No. 2 from amino acid No. 1 to amino acid No. 138.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind Expressionsvektoren vorgesehen, die in der Lage sind, die oben beschriebenen Nukleinsäuremoleküle zu exprimieren. In weiteren Aspekten sind rekombinante virale Vektoren vorgesehen, die in der Lage sind, die Expression der oben beschriebenen Nukleinsäuremoleküle zu steuern. Typische Beispiele derartiger viraler Vektoren schließen ein retrovirale Vektoren, adenovirale Vektoren und Herpes simplex- Virus-Vektoren. Durch die vorliegende Erfindung sind auch Wirtszellen vorgesehen, die die oben beschriebenen Expressionsvektoren enthalten, ebenso den Rezeptor oder Teile davon, die durch die oben beschriebenen Nukleinsäuremoleküle kodiert werden. In anderen Ausführungsformen sind isolierte Teile von CRF&sub2;-Rezeptoren vorgesehen, einschließlich, z.B., isolierter Teile von extrazellulären Domänen, wie die N-terminale extrazelluläre Domäne.In another embodiment of the invention, expression vectors are provided that are capable of expressing the nucleic acid molecules described above. In further aspects, recombinant viral vectors are provided that are capable of directing the expression of the nucleic acid molecules described above. Typical examples of such viral vectors include retroviral vectors, adenoviral vectors, and herpes simplex virus vectors. The present invention also provides host cells containing the expression vectors described above, as well as the receptor or portions thereof encoded by the nucleic acid molecules described above. In other embodiments, isolated portions of CRF2 receptors are provided, including, for example, isolated portions of extracellular domains, such as the N-terminal extracellular domain.
In weiteren Aspekten der Erfindung werden isolierte Antikörper vorgesehen, die in der Lage sind, spezifisch an die oben beschriebenen CRF&sub2;-Rezeptoren zu binden. In einer Ausführungsform können die Antikörper ausgewählt werden aus der Gruppe, die polyklonale Antikörper, monoklonale Antikörper und Antikörperfragmente umfaßt. In anderen Ausführungsformen werden Antikörper vorgesehen, die in der Lage sind, das Binden von CRF (oder anderen Substraten wie Sauvagin oder Urotensin I) an einen CRF&sub2;-Rezeptor zu blockieren. In bevorzugten Ausführungsformen können die Antikörper ausgewählt werden aus der Gruppe, die murine und menschliche Antikörper umfaßt. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden die oben angegebenen Antikörper durch Hybridome produziert.In further aspects of the invention, isolated antibodies are provided that are capable of specifically binding to the CRF2 receptors described above. In one embodiment, the antibodies can be selected from the group comprising polyclonal antibodies, monoclonal antibodies and antibody fragments. In other embodiments, antibodies are provided that are capable of blocking the binding of CRF (or other substrates such as sauvagin or urotensin I) to a CRF2 receptor. In preferred embodiments, the antibodies can be selected from the group comprising murine and human antibodies. In preferred embodiments of the invention, the antibodies specified above are produced by hybridomas.
In einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Nukleinsäuremoleküle vorgesehen, die in der Lage sind, spezifisch an Nukleinsäuremoleküle zu binden, die irgendeinen der oben beschriebenen CRF&sub2;-Rezeptoren kodieren. Derartige Moleküle können zwischen wenigstens "y" Nukleotiden lang sein, wobei "y" eine ganze Zahl zwischen 14 und 1230 ist, und, weiterhin, in geeigneter Weise ausgewählt werden zur Verwendung als Sonden oder Primer, wie unten beschrieben. Besonders bevorzugte Sonden der vorliegenden Erfindung sind wenigstens 18 Nukleotide lang.In yet another aspect of the present invention, nucleic acid molecules are provided which are capable of specifically binding to nucleic acid molecules encoding any of the CRF₂ receptors described above. Such molecules may be between at least "y" nucleotides in length, where "y" is an integer between 14 and 1230, and, further, suitably selected for use as probes or primers as described below. Particularly preferred probes of the present invention are at least 18 nucleotides in length.
In weiteren Aspekten der vorliegenden Erfindung werden Verfahren zum Nachweis der Anwesenheit einer Verbindung vorgesehen, die an einen CRF&sub2;-Rezeptor bindet, welche die Schritte umfassen (a) Exponieren einer oder mehrerer Verbindungen gegenüber Zellen, die CRF&sub2;-Rezeptoren unter Bedingungen und für eine Zeit exponieren, die ausreichend sind, um Binden der Verbindungen an die Rezeptoren zu erlauben und (b) Isolieren von Verbindungen, die an die Rezeptoren binden, so daß die Anwesenheit einer Verbindung, die an einen CRF&sub2;- Rezeptor bindet, nachgewiesen werden kann. In einem weiteren Aspekt werden Verfahren zum Nachweis der Anwesenheit einer Verbindung vorgesehen, die an einen CRF&sub2;-Rezeptor bindet, welches die Schritte umfaßt (a) Exponieren einer oder mehrerer Verbindungen gegenüber einer N-terminalen extrazellulären CRF&sub2;-Rezeptor-Domäne unter Bedingungen und für eine Zeit, die ausreichend sind, um Binden einer Verbindung an die N-terminale extrazelluläre Domäne zu erlauben und (b) Isolieren von Verbindungen, die an die N-terminale extrazelluläre CRF&sub2;-Rezeptor-Domäne binden, so daß die Anwesenheit einer Verbindung nachgewiesen werden kann, die an einen CRF&sub2;-Rezeptor bindet. In einer Ausführungsform sind die Verbindungen mit einem Mittel markiert, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die fluoreszierende Moleküle, Enzyme und Radionuklide umfaßt.In further aspects of the present invention, methods are provided for detecting the presence of a compound that binds to a CRF2 receptor comprising the steps of (a) exposing one or more compounds to cells that exhibit CRF2 receptors under conditions and for a time sufficient to allow binding of the compounds to the receptors and (b) isolating compounds that bind to the receptors so that the presence of a compound that binds to a CRF2 receptor can be detected. In another aspect, methods are provided for detecting the presence of a compound that binds to a CRF2 receptor comprising the steps of (a) exposing one or more compounds to an N-terminal CRF2 receptor extracellular domain under conditions and for a time sufficient to permit binding of a compound to the N-terminal extracellular domain and (b) isolating compounds that bind to the N-terminal CRF2 receptor extracellular domain so that the presence of a compound that binds to a CRF2 receptor can be detected. In one embodiment, the compounds are labeled with an agent selected from the group comprising fluorescent molecules, enzymes, and radionuclides.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Verfahren vorgesehen zum Bestimmen, ob eine ausgewählte Verbindung ein CRF&sub2;-Rezeptor-Agonist oder -Antagonist ist, welche die Schritte umfassen (a) Exponieren einer ausgewählten Verbindung gegenüber Zellen, die CRF&sub2;-Rezeptoren exprimieren, unter Bedingungen und für eine Zeit, die ausreichen, um Binden der Verbindung und eine assoziierte Antwort bezüglich intrazelluläre Titer von cAMP zu erlauben, und (b) Nachweisen entweder einer Erhöhung oder Verringerung des Titers an intrazellulärem cAMP, und dadurch Bestimmen, ob die ausgewählte Verbindung ein CRF&sub2;-Rezeptor-Agonist oder -Antagonist ist.In another aspect of the present invention, methods are provided for determining whether a selected compound is a CRF2 receptor agonist or antagonist comprising the steps of (a) exposing a selected compound to cells expressing CRF2 receptors under conditions and for a time sufficient to allow binding of the compound and an associated response in intracellular titers of cAMP, and (b) detecting either an increase or decrease in the titer of intracellular cAMP, thereby determining whether the selected compound is a CRF2 receptor agonist or antagonist.
Innerhalb weiterer Aspekte sind Verfahren vorgesehen zum Nachweisen der Anwesenheit eines CRF&sub2;-Rezeptor-Agonisten oder -Antagonisten in einem Pool aus Verbindungen, welche die Schritte umfassen (a) Exponieren eines Pools aus Verbindungen gegenüber Zellen, die CRF&sub2;-Rezeptoren exprimieren unter Bedingungen und für eine Zeit, die ausreichen, um Binden der Verbindung und eine assoziierte Reaktion hinsichtlich intrazellulärer Titer an cAMP zu erlauben und (b) Isolieren von Verbindungen, die entweder den intrazellulären Titer an cAMP erhöhen oder verringern, so daß die Anwesenheit von einem CRF&sub2;-Rezeptor- Agonisten oder -Antagonisten nachgewiesen werden kann.Within further aspects, methods are provided for detecting the presence of a CRF₂ receptor agonist or antagonist in a pool of compounds comprising the steps of (a) exposing a pool of compounds to cells expressing CRF₂ receptors under conditions and for a time sufficient to induce binding of the compound and an associated response in intracellular titers of cAMP and (b) isolating compounds which either increase or decrease the intracellular titer of cAMP so that the presence of a CRF₂ receptor agonist or antagonist can be detected.
In einem weiteren Aspekt sind Verfahren vorgesehen, um zu bestimmen, ob eine ausgewählte Verbindung ein CRF&sub2;-Rezeptor-Antagonist ist, welche die Schritte umfassen (a) Exponieren einer ausgewählten Verbindung in Gegenwart eines CRF&sub2;-Rezeptor Agonisten gegenüber einem rekombinanten CRF&sub2;-Rezeptor, der an einen Reaktionsweg gekoppelt ist, unter Bedingungen und für eine Zeit, die ausreichen, um Binden der Verbindung an einen Rezeptor und eine assoziierte Reaktion durch den Reaktionsweg zu erlauben und (b) Nachweisen einer Verringerung der Stimulierung des Reaktionsweges, der aus dem Binden der Verbindung an den CRF&sub2;-Rezeptor resultiert, relativ zur Stimulierung des Reaktionsweges durch den CRF&sub2;- Rezeptor-Agonisten alleine, und dadurch Bestimmen der Anwesenheit eines CRF&sub2;- Antagonisten. In anderen Aspekten werden Verfahren vorgesehen, um zu bestimmen, ob eine ausgewählte Verbindung ein CRF&sub2;-Rezeptor-Agonist ist, welche die Schritte umfassen (a) Exponieren einer ausgewählten Verbindung gegenüber einem CRF&sub2;-Rezeptor, der an einen Reaktionsweg gekoppelt ist, unter Bedingungen und für eine Zeit, die ausreichen, um Binden der Verbindung an den Rezeptor und eine assoziierte Reaktion durch den Reaktionsweg zu erlauben und (b) Nachweisen einer Erhöhung der Stimulierung des Reaktionsweges, verglichen mit der Aktivität des Reaktionsweges vor Schritt (a), der aus dem Binden der Verbindung an den CRF&sub2;-Rezeptor resultiert, und daraus Bestimmen der Anwesenheit eines CRF&sub2;- Rezeptor-Agonisten.In another aspect, methods are provided for determining whether a selected compound is a CRF2 receptor antagonist comprising the steps of (a) exposing a selected compound in the presence of a CRF2 receptor agonist to a recombinant CRF2 receptor coupled to a pathway under conditions and for a time sufficient to permit binding of the compound to a receptor and an associated response by the pathway, and (b) detecting a reduction in stimulation of the pathway resulting from binding of the compound to the CRF2 receptor relative to stimulation of the pathway by the CRF2 receptor agonist alone, thereby determining the presence of a CRF2 antagonist. In other aspects, methods are provided for determining whether a selected compound is a CRF2 receptor agonist comprising the steps of (a) exposing a selected compound to a CRF2 receptor coupled to a pathway under conditions and for a time sufficient to allow binding of the compound to the receptor and an associated response through the pathway, and (b) detecting an increase in stimulation of the pathway, compared to the activity of the pathway prior to step (a), resulting from binding of the compound to the CRF2 receptor and therefrom determining the presence of a CRF2 receptor agonist.
In anderen Aspekten der vorliegenden Erfindung sind Verfahren offenbart zum Behandeln von CRF&sub2;-Rezeptor-assoziierten Erkrankungen, wobei es erwünscht ist, entweder die Stimulierung eines CRF&sub2;-Rezeptor-Antwortsreaktionsweges zu erhöhen oder zu vernngern. Zum Beispiel sind in einem Aspekt Verfahren zum Behandeln von cerebrovaskulären Störungen wie Iktus, Reperfusionsverletzung und Migränen, vorgesehen, die die Schritte umfassen: Verabreichen einer therapeutisch wirksamen Menge eines CRF&sub2;-Rezeptor-Antagonisten an einen Patienten, so daß die Störung geheilt oder gelindert wird. In anderen Verfahren werden Verfahren offenbart zum Behandeln von Lern- oder Gedächnisstörungen, die Verabreichen einer therapeutisch wirksamen Menge von CRF&sub2;-Rezeptor-Antagonisten an einen Patienten umfassen. In noch anderen Aspekten werden Verfahren offenbart zum Behandeln von Alzheimerschen Krankheit, die Verabreichen einer therapeutisch wirksamen Menge eines CRF&sub2;- Rezeptor-Antagonisten an einen Patienten umfassen. Typische Beispiele von geeigneten CRF&sub2;-Rezeptor-Antagonisten schließen ein α-helikalen oCRF (9-41) oder d-Phe r/h CRF (12- 41).In other aspects of the present invention, methods are disclosed for treating CRF2 receptor-associated disorders where it is desired to either increase or decrease stimulation of a CRF2 receptor response pathway. For example, in one aspect, methods are provided for treating cerebrovascular disorders such as ictus, reperfusion injury, and migraines comprising the steps of: administering to a patient a therapeutically effective amount of a CRF2 receptor antagonist such that the disorder is cured or alleviated. In other methods, methods are disclosed for treating learning or memory disorders comprising administering to a patient a therapeutically effective amount of CRF2 receptor antagonists. In still other aspects, methods are disclosed for treating Alzheimer's disease comprising administering to a patient a therapeutically effective amount of a CRF2 receptor antagonist. receptor antagonists to a patient. Typical examples of suitable CRF₂ receptor antagonists include α-helical oCRF (9-41) or d-Phe r/h CRF (12- 41).
Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nach Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen augenscheinlich werden. Zusätzlich werden unten verschiedene Literaturstellen angegeben, die detailliert bestimmte Verfahrensweise oder Zusammensetzungen (z.B. Plasmide etc.) beschreiben und die deshalb durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen werden.These and other aspects of the present invention will become apparent upon reference to the following detailed description and the accompanying drawings. In addition, various references are provided below which describe in detail certain procedures or compositions (e.g., plasmids, etc.) and are therefore incorporated by reference in their entirety.
Fig. 1 veranschaulicht schematisch Struktur eines beispielhaften CRF&sub2;-Rezeptors (CRF2β; Sequenz ID No. 2).Figure 1 schematically illustrates the structure of an exemplary CRF2 receptor (CRF2β; Sequence ID No. 2).
Fig. 2 veranschaulicht schematisch die Struktur eines zweiten beispielhaften CRF&sub2;- Rezeptors (CRF2α; Sequenz ID No. 4).Figure 2 schematically illustrates the structure of a second exemplary CRF2 receptor (CRF2α; Sequence ID No. 4).
Fig. 3 ist eine Graphik, die cAMP-Akkumulierung in Zellen darstellt, die mit CRF&sub1;- Rezeptor transfiziert wurden.Figure 3 is a graph depicting cAMP accumulation in cells transfected with CRF1 receptor.
Fig. 4 ist eine Graphik, die cAMP-Akkumulierung in Zellen darstellt, die mit CRF&sub2;- Rezeptor transfiziert wurden.Figure 4 is a graph depicting cAMP accumulation in cells transfected with CRF2 receptor.
Fig. 5 ist eine Graphik, die die Wirkung der Antagonisten α-helikaler und d-Phe auf Sauvagin-stimulierte cAMP-Produktion in CRF&sub1;-transfizierten Zellen darstellt.Figure 5 is a graph depicting the effect of the antagonists α-helical and d-Phe on sauvagine -stimulated cAMP production in CRF1 -transfected cells.
Fig. 6 ist eine Graphik, die die Wirkung der Antagonisten α-helikaler und d-Phe auf Sauvagin-stimulierte cAMP-Produktion in CRF2α-transfizierten Zellen darstellt.Figure 6 is a graph depicting the effect of the antagonists α-helical and d-Phe on sauvagine -stimulated cAMP production in CRF2α-transfected cells.
Fig. 7 ist ein Photo eines RNase-Schutztest von zwei CRF&sub2;-Subtypen (CRF&sub2;α und CRF&sub2;β) und β-Actin. Ts = Hoden; Ht = Herz; Sk = Skelettmuskel; Lv = Leber; Kd = Niere; Sp = Milz; Ol = olfaktorischer Bulbus; St = Striatum; Hy = Hypothalamus; Pt = Hypophyse; Cx = Cortex; Hp = Hippocampus.Figure 7 is a photograph of an RNase protection assay of two CRF2 subtypes (CRF2α and CRF2β) and β-actin. Ts = testis; Ht = heart; Sk = skeletal muscle; Lv = liver; Kd = kidney; Sp = spleen; Ol = olfactory bulb; St = striatum; Hy = hypothalamus; Pt = pituitary gland; Cx = cortex; Hp = hippocampus.
Fig. 8A, A', B, B', C und C' sind eine Reihe von Photos, die die anatomische Verteilung von zwei CRF&sub2;-Subtypen zeigen. 8A, B und C sind coronale Abschnitte von Rattengehirn, das mit CRF2α und CRF2ß sondiert wurde. Fig. 8A', B' und C' sind benachbarte Abschnitte, die mit CRF2ß-antisense-cRNA sondiert wurden.Figure 8A, A', B, B', C, and C' are a series of photographs showing the anatomical distribution of two CRF2 subtypes. Figure 8A, B, and C are coronal sections of rat brain probed with CRF2α and CRF2ß. Figure 8A', B', and C' are adjacent sections probed with CRF2ß antisense cRNA.
Fig. 9 ist eine schematische Darstellung der Nukleotid-Sequenzhomologie zwischen CRF&sub1;- und CRF&sub2;-Rezeptoren über die kodierende Region der Rezeptoren. Untere Balken zeigen die Region der Rezeptoren an, gegen die CRF&sub1;- und CRF&sub2;-cRNA-Sonden konstruiert wurden.Figure 9 is a schematic representation of the nucleotide sequence homology between CRF1 and CRF2 receptors across the coding region of the receptors. Lower bars indicate the region of the receptors against which CRF1 and CRF2 cRNA probes were designed.
Fig. 10 zeigt zweifarbig-kodierte digitalisierte Bilder von CRF&sub1;- und CRF&sub2;-RezeptormRNA-Expression in benachbarten Horizontalgehirnschnitten. Regionen, die ein hohes Maß an mRNA-Expression zeigen, sind in rot und orange kodiert, wohingegen die geringsten Expressionsmaße in blau kodiert sind.Figure 10 shows two-color-coded digitized images of CRF1 and CRF2 receptor mRNA expression in adjacent horizontal brain sections. Regions showing high levels of mRNA expression are coded in red and orange, whereas the lowest levels of expression are coded in blue.
Fig. 11A, B, C, D und E sind eine Serie von Photos, die die rostro-caudale (A-E)- Verteilung von CRF&sub2;-Rezeptor-mRNA (linke Hemisphäre) und CRF&sub1;-Rezeptor-mRNA (rechte Hemisphäre) in digitalisierten Coronalgehirnschnitten zeigt. Epy, ependymale Schicht von olfaktorischem Bulbus; Int Gr, Innengranulazellschicht des olfaktorischen Bulbus; G1, Granulazellschicht von olfaktorischem Bulbus; LSI, lateraler Septalnukleus (Zwischenteil); LSV, Lateralseptalnukleus (ventraler Teil); MS, medialer septaler Nukleus; Fr Ctx, Stimcortex; Pir, piriformer Cortex; CA&sub1;, Feld CA&sub1; (Ammonshom); CA&sub3;, Feld CA&sub3; (Ammonshorn); DG, dentater Gyrus; Chp, choroider Plexus; MeA, medialer amygdaloider Nukleus; VMH, ventromedialer hypothalamischer Nukleus; Cing Ctx, Cingulumcortex; BLA, basolateraler amygdaloider Nukleus; Pco, hinterer corticaler amygdaloider Nukleus; RN, roter Nukleus; Oc Ctx, occtipitaler Cortex; MG, medialer Nucleus geniculus; PDTg, hinterer dorsaler Tegmentalnukleus; Trg Nuc, Trigeminuskem; Pn, Brückengrau.Fig. 11A, B, C, D, and E are a series of photographs showing the rostrocaudal (A-E) distribution of CRF2 receptor mRNA (left hemisphere) and CRF1 receptor mRNA (right hemisphere) in digitized coronal brain sections. Epy, ependymal layer of olfactory bulb; Int Gr, inner granule cell layer of olfactory bulb; G1, granule cell layer of olfactory bulb; LSI, lateral septal nucleus (intermediate part); LSV, lateral septal nucleus (ventral part); MS, medial septal nucleus; Fr Ctx, stim cortex; Pir, piriform cortex; CA1, field CA1 (Ammonshom); CA3, field CA3 (Ammon’s horn); DG, dentate gyrus; Chp, choroid plexus; MeA, medial amygdaloid nucleus; VMH, ventromedial hypothalamic nucleus; Cing Ctx, cingulate cortex; BLA, basolateral amygdaloid nucleus; Pco, posterior cortical amygdaloid nucleus; RN, red nucleus; Oc Ctx, occipital cortex; MG, medial geniculate nucleus; PDTg, posterior dorsal tegmental nucleus; Trg Nuc, trigeminal nucleus; Pn, pontine gray.
Fig. 12A und B sind zwei Dunkelfeld-Mikrophotographien von Zellen, die mit (³&sup5;S)- cRNA-CRF&sub2;-Sonde in (A) dem intermediären (LSI) und ventralem (LSV) lateralen Septalnukleus hybridisiert waren. Bei hoher Auflösung (B) ist das große Maß an CRF&sub2;-Rezeptor- Expression in Zellen im ventralen Lateralseptum zu beachten. Cau, caudat; LV, Lateralventrikel.Fig. 12A and B are two darkfield photomicrographs of cells hybridized with (35S)-cRNA-CRF2 probe in (A) the intermediate (LSI) and ventral (LSV) lateral septal nucleus. At high resolution (B), note the high level of CRF2 receptor expression in cells in the ventral lateral septum. Cau, caudate; LV, lateral ventricle.
Fig. 13A, B und C sind eine Serie von Dunkelfeld-Mikrophotographien von Zellen, die mit (A) (³&sup5;S)-cRNA-CRF-Sonde, (B) (³&sup5;S)-cRNA-CRF&sub2;-Sonde und (C) (³&sup5;S)-cRNA-CRF&sub1;- Sonde in benachbarten Coronalabschnitten durch den Bett-Nukleus der Stria terminalis (BNST) hybridisiert wurde. Beachte in (A) die höhere Konzentration an CRFexprimierenden Zellen in dem posterolateralen Gebiet (BNSTp1), wohingegen in (B) CRF&sub2;-Rezeptor- Expression vorherrschend bei den Medialaspekten des Nukleus lokalisiert ist (BNSTpm). In (C) ist CRF&sub1;-Rezeptor-mRNA-Expression sowohl in medialen als auch lateralen Lagen des Nukleus offensichtlich. Fx, Formx.Figure 13A, B and C are a series of darkfield photomicrographs of cells hybridized with (A) (35S)-cRNA-CRF probe, (B) (35S)-cRNA-CRF2 probe and (C) (35S)-cRNA-CRF1 probe in adjacent coronal sections through the bed nucleus of the stria terminalis (BNST). Note in (A) the higher concentration of CRF-expressing cells in the posterolateral area (BNSTp1), whereas in (B) CRF2 receptor expression is predominantly localized to the medial aspects of the nucleus (BNSTpm). In (C), CRF1 receptor mRNA expression is evident in both medial and lateral layers of the nucleus. Fx, Formx.
Fig. 14A und B sind zwei Dunkelfeld-Mikrophotographien von Zellen die mit (A) (³&sup5;S)- cRNA-CRF&sub2;-Sonde und (B) (³&sup5;S)-cRNA CRF&sub1;-Sonde im vorderen corticalen amygdaloiden Nukleus (ACo) hybridisiert sind. Beachte in (A) das hohe Maß an CRF&sub2;-Rezeptor-mRNA- Expression in Zellen über den ganzen Nukleus, wohingegen in (B) CRF&sub1;-Rezeptor- Expression mit dem Hintergrundsignal vergleichbar ist. CRF&sub2;-Rezeptor-mRNA-Expression ist auch offensichtlich innerhalb des supraoptischen Nukleus in (A), einem Gebiet wo CRF&sub1;- Rezeptorexpression nicht nachweisbar ist (B). opt, optische Bahn, Pfeile in (A) zeigen die Schnittkante.Fig. 14A and B are two darkfield photomicrographs of cells hybridized with (A) (35S)-cRNA-CRF2 probe and (B) (35S)-cRNA CRF1 probe in the anterior cortical amygdaloid nucleus (ACo). Note in (A) the high level of CRF2 receptor mRNA expression in cells throughout the nucleus, whereas in (B) CRF1 receptor expression is comparable to background signal. CRF2 receptor mRNA expression is also evident within the supraoptic nucleus in (A), an area where CRF1 receptor expression is undetectable (B). opt, optic pathway, arrows in (A) indicate the cut edge.
Fig. 15A, B und C sind eine Reihe von Dunkelfeld-Mikrophotographien von Zellen, die mit (A) (³&sup5;S)-cRNA-CRF1-Sonde und (B) und (C) (³&sup5;S)-cRNA-CRF&sub2;-Sonde in der hippocampalen Formation hybridisiert sind. Innerhalb des dosalen Hippocampus war sowohl die CRF&sub1;- als auch CRF&sub2;-Rezeptor-Expression vergleichsweise gering. Innerhalb des ventralen Hippocampus (C) waren jedoch Zellen, die ein hohes Maß an CRF&sub2;-Rezeptor-mRNA-Expression zeigten, im Gyrus dentatus und im Subiculum augenscheinlich. *, Emulsionsartefakt.Fig. 15A, B, and C are a series of darkfield photomicrographs of cells hybridized with (A) (35S)-cRNA-CRF1 probe and (B) and (C) (35S)-cRNA-CRF2 probe in the hippocampal formation. Within the dosal hippocampus, both CRF1 and CRF2 receptor expression was comparatively low. However, within the ventral hippocampus (C), cells showing high levels of CRF2 receptor mRNA expression were evident in the dentate gyrus and subiculum. *, emulsion artifact.
Fig. 16A und B sind zwei Dunkelfeld-Mikrophotographie von Zellen, die mit (³&sup5;S)- cRNA-CRF&sub2;-Sonde im ventromedialen hypothalamischen Nukleus (VMH)(A) und (B) hybridisiert sind. Beachte bei hoher Auflösung (B) das hohe Maß an CRF&sub2;-Rezeptor-Expression sowohl in den dorsomedialen (DM) als auch ventrolateren (VL) Aspekten des Nukleus. 3v, dritter Ventrikel; opt, optische Bahn.Fig. 16A and B are two darkfield photomicrographs of cells hybridized with (35S)-cRNA-CRF2 probe in the ventromedial hypothalamic nucleus (VMH) (A) and (B). Note at high resolution (B) the high level of CRF2 receptor expression in both the dorsomedial (DM) and ventrolateral (VL) aspects of the nucleus. 3v, third ventricle; opt, optic pathway.
Fig. 17A, B, C und D sind eine Reihe von Dunkelfeld-Mikrophotographien von Zellen, die mit (³&sup5;S)-cRNA-CRF&sub2;-Sonde (A) und (C) und (³&sup5;S)-cRNA-CRF1-Sonde (B) und (D) in benachbarten Coronalabschnitten durch den supraoptischen Nukleus (SO) und suprachiasma tischen Nukleus (Sch) hybridisieren. Beachte das Fehlen von CRF&sub1;-Rezeptor-Expression in entweder Nukleus (B) oder (D). Opt, optische Bahn; *, markierte Arteriole.Fig. 17A, B, C and D are a series of darkfield photomicrographs of cells probed with (35S)-cRNA-CRF2 probe (A) and (C) and (35S)-cRNA-CRF1 probe (B) and (D) in adjacent coronal sections through the supraoptic nucleus (SO) and suprachiasma tic nucleus (Sch). Note the absence of CRF₁ receptor expression in either nucleus (B) or (D). Opt, optic pathway; *, labeled arteriole.
Fig. 18A, B und C sind eine Reihe von Dunkelfeld-Mikrophotographien von Zellen, die hybridisiert wurden mit (A) (³&sup5;S)-cRNA-CRF-Sonde, (B) (³&sup5;S)-cRNA-CRF&sub2;-Sonde und (C) (³&sup5;S)-cRNA-CRF1-Sonde in benachbarten Schnitten durch den paraventrikulären Nukleus des Hypothalamus. In (A) sind CRF-exprimierende Zellen innerhalb der medialen und dorsalen Aspekten des paraventrikulären Nukleus augenscheinlich. Beachte in (B), daß die CRF&sub2;- Rezeptor-Expression am stärksten ist im medialen parvozellulären Gebiet (mpv) mit nur verstreuten markierten Zellen, die in der dorsalen Unterabteilung augenscheinlich sind. CRF&sub1; - Rezeptor-Expression ist in beiden Unterabteilungen nicht bemerkbar (C). 3v, dritter Ventrikel; Fx, Formx.Fig. 18A, B, and C are a series of darkfield photomicrographs of cells hybridized with (A) (35S)-cRNA-CRF probe, (B) (35S)-cRNA-CRF2 probe, and (C) (35S)-cRNA-CRF1 probe in adjacent sections through the paraventricular nucleus of the hypothalamus. In (A), CRF-expressing cells are evident within the medial and dorsal aspects of the paraventricular nucleus. Note in (B) that CRF2 receptor expression is strongest in the medial parvocellular area (mpv) with only scattered labeled cells evident in the dorsal subdivision. CRF1 - Receptor expression is not noticeable in either subdivision (C). 3v, third ventricle; Fx, Formx.
Fig. 19A, B und C sind eine Reihe von Dunkelfeld-Mikrophotographien von Zellen, die hybridisiert sind mit (³&sup5;S)-cRNA-CRF&sub2;-Sonde in (A) dorsaler Raphe (DR) und Zentralgrau (CG), (B) medianer Raphe (MnR) und (C) interpedunkulärer Nukleus (IPN).Fig. 19A, B, and C are a series of darkfield photomicrographs of cells hybridized with (35S)-cRNA-CRF2 probe in (A) dorsal raphe (DR) and central gray (CG), (B) median raphe (MnR), and (C) interpeduncular nucleus (IPN).
Fig. 20A ist eine Photomikrographie, die CRF&sub2;-Rezeptor-mRNA-Expression im Choroidplexus (ChP) zeigt. Fig. 20B ist ein Mikrophotographie, das einen benachbarten Nisslgefärbten Abschnitt zeigt. 4v, vierter Ventrikel.Figure 20A is a photomicrograph showing CRF2 receptor mRNA expression in the choroid plexus (ChP). Figure 20B is a photomicrograph showing an adjacent Nissl stained section. 4v, fourth ventricle.
Fig. 21A ist ein stark vergrößertes Dunkelfeldbild von CRF&sub2;-Rezeptor-mRNA-Expression in einer cerebralen Arteriole. Fig. 21B ist eine Hellfeld-Nissel-gefärbter Schnitt, der in (A) gezeigten Arteriole. Beachte die charakteristische muskuläre Arteriolenwand in (B).Figure 21A is a high-magnification darkfield image of CRF2 receptor mRNA expression in a cerebral arteriole. Figure 21B is a brightfield Nissel-stained section of the arteriole shown in (A). Note the characteristic muscular arteriolar wall in (B).
Fig. 22A, B, C und D sind eine Reihe von Dunkelfeld-Mikrophotographien von CRF&sub1;- Rezeptor-mRNA-Expression (A) und (B) und CRF&sub2;-RezeptormRNA-Expression (C) und (D) im Vorderlappen (AL) der Hypophyse. Beachte in (A) das Ansammeln von Zellen, die CRF&sub1;- mRNA exprimieren, was mutmaßlich die Verteilung von Hypophysen-Corticotropen wiederspiegelt, wohingegen CRF&sub2;-mRNA-Expression nur bei verstreuten Zellen (C) vorhanden ist. Bei hoher Auflösung ist eine vortretende Ansammlung von Silberkörnern über Zellen des vorderen Lobus augenscheinlich, die mit (³&sup5;S)-cRNA-CRF&sub1;-Sonde hybridisiert wurden, Pfeil in (B), wohingegen nur schwache Ansammlungen von Silberkörnern augenscheinlich waren über Zellen, die mit (³&sup5;S)-cRNA-CRF&sub2;-Sonde hybridisiert waren, Pfeil in (D).Fig. 22A, B, C, and D are a series of darkfield photomicrographs of CRF1 receptor mRNA expression (A) and (B) and CRF2 receptor mRNA expression (C) and (D) in the anterior lobe (AL) of the pituitary gland. Note in (A) the clustering of cells expressing CRF1 mRNA, presumably reflecting the distribution of pituitary corticotropes, whereas CRF2 mRNA expression is present only in scattered cells (C). At high resolution, a prominent accumulation of silver grains is evident over anterior lobe cells hybridized with (35S)-cRNA-CRF1 probe, arrow in (B), whereas only faint accumulations of silver grains were evident over cells hybridized with (35S)-cRNA-CRF2 probe, arrow in (D).
Bevor die Erfindung angegeben wird, mag es für deren Verständnis hilfreich sein, die Definitionen bestimmter hierin verwendeter Begriffe anzugeben.Before setting forth the invention, it may be helpful to understand it to provide the definitions of certain terms used herein.
"CRF&sub2;-Rezeptoren" (auch genannt "CRF&sub2;-Corticotropin-Freisetzungsfaktor-Rezeptoren" oder "CRF&sub2;R"), wie hierin verwendet, bezeichnet Rezeptor-Proteine, die Corticotropin- Freisetzungsfaktor und andere Proteine, wie Urotensin I und Sauvagin binden. CRF&sub2;- Rezeptoren können von anderen Rezeptoren, wie Corticotropin-Freisetzungsfaktor- Rezeptoren, unterschieden werden auf der Grundlage von Kriterien, wie Affinität der Substrat-Bindung, Gewebeverteilung und Sequenzhomologie. Zum Beispiel sind CRF&sub2;- Rezeptoren der vorliegenden Erfindungen mehr als 70% homolog, bevorzugterweise mehr als 75-80% homolog, bevorzugtererweise mehr als 85-90% homolog und am bevorzugtesten mehr als 92%, 95% oder 97% homolog mit den hierin offenbarten CRF&sub2;-Rezeptoren (z.B., Sequenz I.D. No. 3). Man nimmt an, daß CRF&sub2;-Rezeptoren in ihrer nativen Konfiguration als membrangebundene Proteine existieren, die aus einer N-terminalen extrazellulären Domäne, sieben Transmembrandomänen, die durch drei intrazelluläre und drei extrazelluläre Schleifen getrennt sind, und einer C-terminalen intrazellullären Domäne bestehen (siehe Fig. 1 und 2). Wie im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet, sollten CRF&sub2;-Rezeptoren so verstanden werden, daß sie nicht nur die Proteine einschließen, die hierin offenbart sind (siehe. Sequenzidee Nos. 2, 4 und 8), sondern auch im wesentlichen ähnliche Derivate und Analoge, wie unten diskutiert."CRF2 receptors" (also called "CRF2 corticotropin releasing factor receptors" or "CRF2R"), as used herein, refers to receptor proteins that bind corticotropin releasing factor and other proteins such as urotensin I and sauvagin. CRF2 receptors can be distinguished from other receptors, such as corticotropin releasing factor receptors, based on criteria such as substrate binding affinity, tissue distribution, and sequence homology. For example, CRF2 receptors of the present invention are more than 70% homologous, preferably more than 75-80% homologous, more preferably more than 85-90% homologous, and most preferably more than 92%, 95%, or 97% homologous to the CRF2 receptors disclosed herein (e.g., Sequence I.D. No. 3). CRF2 receptors in their native configuration are believed to exist as membrane-bound proteins consisting of an N-terminal extracellular domain, seven transmembrane domains separated by three intracellular and three extracellular loops, and a C-terminal intracellular domain (see Figures 1 and 2). As used in the context of the present invention, CRF2 receptors should be understood to include not only the proteins disclosed herein (see Sequence Idea Nos. 2, 4 and 8), but also substantially similar derivatives and analogs as discussed below.
"Nukleinsäuremolekül" bezeichnet eine Nukleinsäuresequenz in der Form eines getrennten Fragmentes oder als ein Bestandteil eines größeren Nukleinsäurekonstruktes, das von der Nukleinsäure abgeleitet worden ist, das wenigstens einmal in im wesentlichen reinen Form, d.h. frei von kontaminierenden endogenen Materialien, und in einer Menge oder Konzentration isoliert worden ist, die Identifizierung, Manipulation und Wiedergewinnung der Sequenz und seiner Komponentennukleotidsequenzen durch biochemische Standardverfahren, z.B., unter Verwendung eines Klonierungsvektors, erlaubt). Derartige Sequenzen werden bevorzugterweise in der Form eines offenen Leserahmens vorgesehen, der nicht von internen untranslatierten Sequenzen, oder Introns, unterbrochen wird, die in eukaryotischen Genen typischer Weise vorhanden sind. Genomische Nukleinsäure, die die relevanten Sequenzen enthält, kann auch verwendet werden. Sequenzen von nicht-translatierten Nukleinsäure kann 5'oder 3' vom offenen Leserahmen vorhanden sein, wo dieselbe Manipulation oder Expression der kodierenden Regionen stört nicht."Nucleic acid molecule" means a nucleic acid sequence in the form of a separate fragment or as a component of a larger nucleic acid construct derived from the nucleic acid which has been isolated at least once in substantially pure form, i.e., free from contaminating endogenous materials, and in an amount or concentration which allows identification, manipulation and recovery of the sequence and its component nucleotide sequences by standard biochemical techniques, e.g., using a cloning vector. Such sequences are preferably provided in the form of an open reading frame which is not interrupted by internal untranslated sequences, or introns, which are typical in eukaryotic genes. Genomic nucleic acid containing the relevant sequences may also be used. Sequences of untranslated nucleic acid may be present 5' or 3' of the open reading frame where the same will not interfere with manipulation or expression of the coding regions.
"Rekombinanter Expressionsvektor" bezeichnet ein replizierbares Nukleinsäurekonstrukt, das entweder verwendet wird, um Nukleinsäuresequenzen zu amplifizieren oder zu exprimieren, die CRF&sub2;-Rezeptoren kodieren. Dieses Konstrukt umfaßt eine Anordnung von (1) einem genetischen Element oder Elementen mit einer bei der Genexpression regulatorischen Funktion, z.B. Promotoren, (2) eine Struktur- oder Kodierungssequenz, die in mRNA transkripiert und in Protein translatiert wird, und (3) geeignete Transkriptions- und Translationsinitiations- und Terminationssequenzen."Recombinant expression vector" means a replicable nucleic acid construct that is used to either amplify or express nucleic acid sequences encoding CRF2 receptors. This construct comprises an assembly of (1) a genetic element or elements having a regulatory function in gene expression, e.g., promoters, (2) a structural or coding sequence that is transcribed into mRNA and translated into protein, and (3) appropriate transcription and translation initiation and termination sequences.
Wie oben festgehalten, sieht die vorliegende Erfindung isolierte Nukleinsäuremoleküle vor, die CRF&sub2;-Rezeptoren kodieren. Kurz gesagt, sind CRF&sub2;-Rezeptoren G-gekoppelte Proteinrezeptoren, die in der Lage sind, ein Substrat zu binden (wie CRF, oder andere Substrate, wie Sauvagin und Urotensin I) und das Signal übertragen, das der Zelle durch das Substrat geliefert wird. Eine derartige Signaltransduktion erfolgt typischerweise, wenn ein Reaktionsweg durch einen äußeren Reiz aktiviert wird, der im allgemeinen, aber nicht immer, direkt an einen membrangebundenen Rezeptor gekoppelt ist. Reaktionswege induzieren im allgemeinen zelluläre Antworten, wie Sekretion von Extrazellulärmatrix von antwortenden Zellinien, Hormonausscheidung, Chemotaxis, Differenzierung oder die Initierung oder Inhibierung von Zellteilung von antwortenden Zellen. Wie hierin verwendet, bezeichnet das Koppeln von Rezeptoren an Reaktionswege die direkte Aktivierung eines Reaktionsweges oder die Transduktion eines Signals über einen sekundären Botenstoff, wie ein G-Protein, um einen zellulären Reaktionsweg zu aktivieren.As noted above, the present invention provides isolated nucleic acid molecules encoding CRF2 receptors. Briefly, CRF2 receptors are G-coupled protein receptors capable of binding a substrate (such as CRF, or other substrates such as sauvagine and urotensin I) and transducing the signal delivered to the cell by the substrate. Such signal transduction typically occurs when a response pathway is activated by an external stimulus that is generally, but not always, directly coupled to a membrane-bound receptor. Response pathways generally induce cellular responses such as secretion of extracellular matrix from responding cell lines, hormone secretion, chemotaxis, differentiation, or the initiation or inhibition of cell division by responding cells. As used herein, coupling of receptors to pathways refers to the direct activation of a pathway or the transduction of a signal via a second messenger, such as a G protein, to activate a cellular pathway.
Ein typischer CRF&sub2;-Rezeptor, der erhalten werden kann, indem die hierin beschriebenen Verfahren angewandt werden (siehe Beispiel 1), ist schematisch dargestellt iri Fig. 1 (siehe auch Fig. 2). Kurz gesagt ist dieser CRF&sub2;-Rezeptor zusammengesetzt aus einer extrazellulären Nterminalen Domäne (Aminosäuren 1-117), einer ersten Transmembrandomäne (Aminosäuren 118-138), einer ersten intrazellulären Domäne (139-147), einer zweiten Transmembrandomäne (148-167), einer zweiten extrazellulären Domäne (168-184), einer dritten Transmembrandomäne (185-208), einer zweiten intrazellulären Domäne (229-223), einer vierten Transmem brandomäne (224-244), einer dritten extrazellulären Domäne (245-261), einer fünften Transmembrandomäne (262-286), einer dritten intrazellulären Domäne (287-309), einer sechsten Transmembrandomäne (310-329), einer vierten extrazellulären Domäne (330-342), einer siebten Transmembrandomäne (343-363) und einer C-terminale intrazelluläre Domäne (364- 411).A typical CRF₂ receptor that can be obtained using the methods described herein (see Example 1) is schematically shown in Fig. 1 (see also Fig. 2). Briefly, this CRF₂ receptor is composed of an extracellular N-terminal domain (amino acids 1-117), a first transmembrane domain (amino acids 118-138), a first intracellular domain (139-147), a second transmembrane domain (148-167), a second extracellular domain (168-184), a third transmembrane domain (185-208), a second intracellular domain (229-223), a fourth transmembrane domain (229-223), and a fourth transmembrane domain (228-230). brand domain (224-244), a third extracellular domain (245-261), a fifth transmembrane domain (262-286), a third intracellular domain (287-309), a sixth transmembrane domain (310-329), a fourth extracellular domain (330-342), a seventh transmembrane domain (343-363) and a C-terminal intracellular domain (364-411).
Obwohl der obige CRF&sub2;-Rezeptor zu Zwecken der Veranschaulichung vorgesehen ist (siehe auch Fig. 2 und Sequenz I.D. No. 2), sollte die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt sein. Insbesondere sieht die vorliegende Erfindung eine große Breite an weiteren CRF&sub2;-Rezeptoren vor mit wesentlicher Ähnlichkeit zu den in Sequenzen LD. Nos 1-4 offenbarten Sequenzen. Wie hierin im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet, werden Nukleinsäuresequenzen, die CRF&sub2;-Rezeptoren kodieren, als im wesentlichen ähnlich zu den hierin offenbarten betrachtet, wenn: (a) die Nukleinsäuresequenz abgeleitet ist von der kodierenden Region eines nativen CRF&sub2;-Rezeptorgens (einschließlich, z.B., allelischer Varianten der hierin offenbarten Sequenzen); (b) die Nukleinsäuresequenz in der Lage ist, an Nukleinsäuresequenzen der vorliegenden Erfindung (oder deren komplementäre Stränge) unter Bedingungen moderater (z.B. 50% Formamid, 5 · SSPE, 5 · Denhardt's, 0,1% SDS, 100 ug/ml Lachssperma-Nukleinsäure und einer Temperatur von 42ºC) oder hoher Stringenz zu hybridisieren (siehe Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2. Ausgabe, Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY, 1989); oder (c) Nukleinsäuresequenzen, die degeneriert sind als ein Ergebnis des genetischen Codes, für die in (a) oder (b) definierten Nukleinsäuresequenzen. Weiterhin kann, obwohl auf Deoxyribonukleinsäuremoleküle hierin verwiesen wird, wie bei der hierin vorgesehenen Offenbarung für die Fachleute offensichtlich sein sollte, auch ein große Breite an verwandten Nukleinsäuremolekülen bei verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden, einschließlich, z.B., RNA, Nukleinsäure-Analoge, ebenso wie chimäre Nukleinsäuremoleküle, die aus mehr als einem Typ von Nukleinsäure zusammengesetzt sein können.Although the above CRF2 receptor is provided for purposes of illustration (see also Figure 2 and Sequence I.D. No. 2), the present invention should not be limited thereto. In particular, the present invention contemplates a wide variety of other CRF2 receptors having substantial similarity to the sequences disclosed in Sequences LD. Nos. 1-4. As used herein in the context of the present invention, nucleic acid sequences encoding CRF2 receptors are considered to be substantially similar to those disclosed herein if: (a) the nucleic acid sequence is derived from the coding region of a native CRF2 receptor gene (including, e.g., allelic variants of the sequences disclosed herein); (b) the nucleic acid sequence is capable of hybridizing to nucleic acid sequences of the present invention (or their complementary strands) under conditions of moderate (e.g., 50% formamide, 5 x SSPE, 5 x Denhardt's, 0.1% SDS, 100 µg/ml salmon sperm nucleic acid and a temperature of 42°C) or high stringency (see Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY, 1989); or (c) nucleic acid sequences that are degenerate as a result of the genetic code for the nucleic acid sequences defined in (a) or (b). Furthermore, although deoxyribonucleic acid molecules are referred to herein, as should be apparent to those skilled in the art from the disclosure provided herein, a wide variety of related nucleic acid molecules may also be used in various embodiments described herein, including, e.g., RNA, nucleic acid analogs, as well as chimeric nucleic acid molecules which may be composed of more than one type of nucleic acid.
Zusätzlich sollte, wie oben festgehalten, "CRF&sub2;-Rezeptoren" im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung so verstanden werden, daß sie Derivate und Analoge der oben beschriebenen CRF&sub2;-Rezeptoren umfassen. Derartige Derivate schließen allelische Varianten und gentechnologisch veränderte Varianten ein, die konservative Aminosäuresubstitutionen und/oder kleine Additionen, Substitutionen oder Deletionen von Aminosäuren enthalten, deren Netto-Wirkung die biologische Aktivität (z.B. Signaltransduktion) oder Funktion des CRF&sub2;-Rezeptors nicht wesentlich ändert. Derartige Derivate sind größer als 70 bis 75% ähnlich zu dem korrespondierenden nativen CRF&sub2;-Rezeptor, bevorzugterweise größer als 80% bis 85% ähnlich, bevorzugtererweise größer als 90% bis 95% ähnlich und am bevorzugtesten mehr als 97% ähnlich. Prozentuale Ähnlichkeit kann bestimmt werden, z.B., durch Vergleichen von Sequenzinformation mit dem GAP-Programm, welches das Ausrichtungsverfahren von Needleman und Wunsch (J. Mol. Biol. 48:443, 1970), wie überarbeitet von Smith und Waterman (Adv. Appl. Math. 2:482, 1981) verwendet. Kurz gesagt definiert das GAP- Programm Ähnlichkeiten als die Anzahl von ausgerichteten Symbolen (Nukleotiden oder Aminosäuren), die ähnlich sind, geteilt durch die Gesamtanzahl an Symbolen in der kürzeren der zwei Sequenzen. Die bevorzugten Mangelparameter für das GAP-Programm schließen ein: (1) eine unäre Vergleichsmatrix (die einen Wert von 1 für Identitäten und O für Nicht- Identitäten enthält) für Nukleotide und die gewichtete Vergleichsmatrix von Gribskov und Burgess (Nucl. Acids Res. 14:6745, 1986), wie beschrieben von Schwartz und Dayhoff (Hrsg., Atlas of Protein Sequence and Structure, National Biomedical Research Foundation, S. 353-358, 1979); (2) einen Strafpunkt für jede Lücke und einen weiteren 0,1-Strafpunkt für jedes Symbol in jeder Lücke; und (3) keinen Strafpunkt für Lücken am Ende.In addition, as noted above, "CRF₂ receptors" in the context of the present invention should be understood to include derivatives and analogs of the CRF₂ receptors described above. Such derivatives include allelic variants and genetically engineered variants containing conservative amino acid substitutions and/or small additions, substitutions or deletions of amino acids whose net effect alters the biological activity (e.g., signal transduction) or function of the CRF₂ receptor. Such derivatives are greater than 70 to 75% similar to the corresponding native CRF₂ receptor, preferably greater than 80% to 85% similar, more preferably greater than 90% to 95% similar, and most preferably greater than 97% similar. Percent similarity can be determined, e.g., by comparing sequence information with the GAP program, which uses the alignment procedure of Needleman and Wunsch (J. Mol. Biol. 48:443, 1970), as revised by Smith and Waterman (Adv. Appl. Math. 2:482, 1981). Briefly, the GAP program defines similarity as the number of aligned symbols (nucleotides or amino acids) that are similar divided by the total number of symbols in the shorter of the two sequences. The preferred deficiency parameters for the GAP program include: (1) a unary comparison matrix (containing a value of 1 for identities and 0 for non-identities) for nucleotides and the weighted comparison matrix of Gribskov and Burgess (Nucl. Acids Res. 14:6745, 1986), as described by Schwartz and Dayhoff (eds., Atlas of Protein Sequence and Structure, National Biomedical Research Foundation, pp. 353-358, 1979); (2) one penalty point for each gap and another 0.1 penalty point for each symbol in each gap; and (3) no penalty point for gaps at the end.
Die primäre Aminosäurestruktur von CRF&sub2;-Rezeptoren kann auch modifziert werden durch Ausbilden von kovalenten oder aggregativen Konjugaten mit entweder chemischen Anteilen, wie Glycosylgruppen, Lipiden, Phosphat, Acetylgruppen und dergleichen, oder durch Erzeugen von Aminosäuresequenz-Mutanten. Kovalente Derivate körnen hergestellt werden durch Verbinden spezieller funktioneller Gruppen der CRF&sub2;R-Aminosäureseitenketten oder an den N- oder C-Termini. Andere Derivate von CRF&sub2;R innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung schließen kovalente oder aggregative Konjugate von CRF&sub2;R oder seine Fragmente mit anderen Proteinen oder Polypeptiden ein, wie durch Synthese in rekombinanter Kultur als Nterminale oder C-terminale Fusionen. Zum Beispiel kann das konjugierte Peptid eine Signal- (oder Leader)-Polypeptidsequenzen an der N-terminalen Region des Proteins sein, die cotranslationell oder post-translationell die Überführung des Proteins von seiner Synthesestelle zu seiner Funktionsstelle innerhalb oder außerhalb der Zellmembran oder Zellwand steuert (z. B. der α-Faktor-Leader von Hefe). CRF&sub2;R-Proteinfusionen können auch Peptide umfassen, die hinzugefügt sind, um die Reinigung oder Identifizierung von CRF&sub2;R zu erleichtern (z.B. poly-His, welches Reinigung des Proteins über, z.B., eine NTA-Nickel-chelatisierende Säule erlaubt) oder FLAG (Hopp et al., Bio/Technology 6:1204-1210, 1988). Andere nützliche Fusionsproteine schließen ein Luciferase, beta-Galactosidase (Grey et al., PNAS 79:6598, 1982), trp E (Itakura et al., Science 98:1065, 1977) und Protein A (Ublen et al., Gene 23:369, 1983). In bevorzugten Ausführungsformen können Fusionsproteine eine Stelle einschließen, die speziell erkannt und gespalten wird, z.B. durch eine Collagenase (welches x in der Sequenz Pro-x-Gly-Pro spaltet, wobei x eine neutrale Aminosäure ist; siehe Keil et al., FEBS Letters 56:292-296, 1975), oder Faktor Xa (der nach Arginin in der Sequenz Ile-Glu-Gly-Arg spaltet; siehe Nogai et al., Methods Enzymol. 153:461-481, 1987).The primary amino acid structure of CRF2 receptors can also be modified by forming covalent or aggregative conjugates with either chemical moieties such as glycosyl groups, lipids, phosphate, acetyl groups and the like, or by creating amino acid sequence mutants. Covalent derivatives can be prepared by attaching specific functional groups to the CRF2R amino acid side chains or at the N- or C-termini. Other derivatives of CRF2R within the scope of the invention include covalent or aggregative conjugates of CRF2R or its fragments with other proteins or polypeptides, such as by synthesis in recombinant culture as N-terminal or C-terminal fusions. For example, the conjugated peptide can be a signal (or leader) polypeptide sequence at the N-terminal region of the protein that co-translationally or post-translationally directs the transfer of the protein from its site of synthesis to its site of function inside or outside the cell membrane or cell wall (e.g., the yeast α-factor leader). CRF2R-protein fusions can also include peptides added to facilitate purification or identification of CRF2R (e.g., poly-His, which allows purification of the protein via, e.g., an NTA-nickel chelating column) or FLAG (Hopp et al., Bio/Technology 6:1204-1210, 1988). Other useful fusion proteins include luciferase, beta-galactosidase (Grey et al., PNAS 79:6598, 1982), trp E (Itakura et al., Science 98:1065, 1977), and protein A (Ublen et al., Gene 23:369, 1983). In preferred embodiments, fusion proteins may include a site that is specifically recognized and cleaved, e.g., by a collagenase (which cleaves x in the sequence Pro-x-Gly-Pro, where x is a neutral amino acid; see Keil et al., FEBS Letters 56:292-296, 1975), or factor Xa (which cleaves after arginine in the sequence Ile-Glu-Gly-Arg; see Nogai et al., Methods Enzymol. 153:461-481, 1987).
Die vorliegende Erfindung umfaßt auch CRF&sub2;R-Proteine mit oder ohne assoziierter Glycosylierung im nativen Muster. Kurz gesagt, kann CRF&sub2;R, der in Hefe- oder Säugerexpressionsystemen, wie bspw. COS-7-Zellen, exprimiert wird, ähnlich oder signifikant verschieden sein hinsichtlich des Molekulargewichts und Glycosylierung-Musters von den nativen Molekülen, abhängig vom Expressionssystem. Expression von CRF&sub2;R-Nukleinsäuren in Bakterien wie E. coli liefert nicht-glycosylierte Moleküle. Funktionsmutanten-Analoge von Säugetier-CRF&sub2;R mit inaktivierten N-Glycosylierungsstellen können hergestellt werden durch Oligonukleotid- Synthese und Ligation oder durch ortsspezifische Mutagenese-Techniken. Diese Analog- Proteine können in einer homogenen Form mit vernngerten Kohlenhydraten in guter Ausbeute unter Verwendung eines Hefe-Expressionsystems hergestellt werden. N- Glycosylierungsstellen in eukaryotischen Proteinen sind allgemein gekennzeichnet durch das Aminosäuretriplett Asn-A&sub1;-Z, wo A&sub1; eine jede Aminosäure ausgenommen Pro und Z Ser oder Thr ist. In dieser Sequenz liefert Asparagin eine Seitenkettenaminogruppe für kovalente Anbindung von Kohlenhydrat. Eine derartige Stelle kann eliminiert werden, indem Asn oder der Rest Z durch eine andere Aminosäure ersetzt wird, indem Asn oder Z deletiert wird, oder indem eine nicht-Z-Aminosäure zwischen A&sub1; und Z oder eine Aminosäure, die verschieden ist von Asn zwischen Asn und A&sub1;, inseriert wird.The present invention also encompasses CRF₂R proteins with or without associated glycosylation in the native pattern. Briefly, CRF₂R expressed in yeast or mammalian expression systems such as COS-7 cells can be similar or significantly different in molecular weight and glycosylation pattern from the native molecules, depending on the expression system. Expression of CRF₂R nucleic acids in bacteria such as E. coli yields non-glycosylated molecules. Functional mutant analogs of mammalian CRF₂R with inactivated N-glycosylation sites can be prepared by oligonucleotide synthesis and ligation or by site-directed mutagenesis techniques. These analog proteins can be produced in a homogeneous form with reduced carbohydrates in good yield using a yeast expression system. N- Glycosylation sites in eukaryotic proteins are generally characterized by the amino acid triplet Asn-A₁-Z, where A₁ is any amino acid except Pro and Z is Ser or Thr. In this sequence, asparagine provides a side chain amino group for covalent attachment of carbohydrate. Such a site can be eliminated by replacing Asn or the residue Z with another amino acid, by deleting Asn or Z, or by inserting a non-Z amino acid between A₁ and Z or an amino acid other than Asn between Asn and A₁.
Proteine, die biologisch aktiv sind und im wesentlichen ähnlich zu CRF&sub2;R-Proteinen sind, können auch konstruiert werden, indem, z.B., verschiedene Substituenten von Resten oder Sequenzen gemacht werden oder indem terminale oder interne Reste oder Sequenzen, die für biologische Aktivität nicht benötigt werden, deletiert werden. Zum Beispiel können Cystein- Reste deletiert oder ersetzt werden durch andere Aminosäuren, um die Bildung von nicht korrekten Intramoleküldisulfidbrücken nach Renaturieren zu verhindern. Andere Ansätze für Mutagenese umfassen Modifizieren von benachbarten dibasischen Aminosäureresten, um Expression in Hefesystemen zu verstärken, in denen KEX2-Protease-Aktivität vorhanden ist. Allgemein sollten Substitutionen konservativ gemacht werden, d.h., daß die bevorzugtesten Ersatz-Aminosäuren jene mit physiko-chemischen Eigenschaften sind, die denjenigen der ersetzten Reste ähneln.Proteins that are biologically active and substantially similar to CRF₂R proteins can also be constructed by, for example, making various substituents of residues or sequences or by deleting terminal or internal residues or sequences that are not required for biological activity. For example, cysteine residues can be deleted or replaced by other amino acids to prevent the formation of incorrect intramolecular disulfide bridges upon renaturation. Other approaches to mutagenesis include modifying adjacent dibasic amino acid residues to enhance expression in yeast systems in which KEX2 protease activity is present. In general, substitutions should be made conservatively, i.e., the most preferred Replacement amino acids are those with physicochemical properties similar to those of the replaced residues.
Wenn eine Substitutions-, Deletions- oder Insertionsstrategie ergriffen wird, sollte die potentielle Wirkung der Deletion oder Insertion auf die biologische Aktivität in Betracht gezogen werden unter Verwendung von, z.B., einem Bindungstest, wie demjenigen, der in den Beispielen beschrieben ist. Besonders bevorzugte Regionen, worin Mutationen, Deletionen, Substitutionen oder Insertionen vorgenommen werden können, schließen jene ein, die nicht direkt mit der Bindung des Rezeptors an seinen Liganden verbunden sind. Derartige Regionen schließen alle Teile des Rezeptors ein, ausgenommen die N-terminale extrazelluläre Domäne, ebenso wie die dritte intrazelluläre Schleife zwischen Th5 und Th6 (siehe, z.B., Kobilka, Ann. Rev. Neuro. 15:87-114, 1992).If a substitution, deletion or insertion strategy is adopted, the potential effect of the deletion or insertion on biological activity should be considered using, e.g., a binding assay such as that described in the Examples. Particularly preferred regions in which mutations, deletions, substitutions or insertions can be made include those not directly related to the binding of the receptor to its ligand. Such regions include all parts of the receptor except the N-terminal extracellular domain, as well as the third intracellular loop between Th5 and Th6 (see, e.g., Kobilka, Ann. Rev. Neuro. 15:87-114, 1992).
Mutationen in Nukleotidsequenzen, die für Expression von Proteinen konstruiert wurden, die im wesentlichen ähnlich zu CRF&sub2;-Rezeptoren sind, sollten bevorzugterweise die Leserahmenphase der kodierenden Sequenz erhalten. Weiterhin sollten die Mutationen bevorzugterweise keine komplementären Regionen erzeugen, die hybridisieren könnten, um sekundäre mRNA- Strukturen zu erzeugen, wie Schlaufen oder Haarnadeln, die die Translation der RezeptormRNA negativ beeinflussen würden. Obwohl eine Mutationsstelle vorab bestimmt werden kann, ist es nicht notwendig, daß die Natur der Mutation per se vorab bestimmt ist. Zum Beispiel kann, um für optimale Eigenschaften von Mutanten an einer bestimmten Stelle zu selektieren, zufällige Mutagenese an einem Zielcodon oder über einer gegebenen Stelle durchgeführt werden und die exprimierten CRF&sub2;-Mutanten auf die biologische Aktivität gescreerit werden.Mutations in nucleotide sequences designed for expression of proteins that are substantially similar to CRF2 receptors should preferably preserve the reading frame phase of the coding sequence. Furthermore, the mutations should preferably not create complementary regions that could hybridize to create secondary mRNA structures, such as loops or hairpins, that would negatively affect the translation of the receptor mRNA. Although a mutation site can be predetermined, it is not necessary that the nature of the mutation per se be predetermined. For example, to select for optimal properties of mutants at a particular site, random mutagenesis can be performed at a target codon or above a given site and the expressed CRF2 mutants screened for biological activity.
Nicht alle Mutationen in der Nukleotidsequenz, die für CRF&sub2;R kodiert, werden im Endprodukt exprimiert werden. Zum Beispiel können Nukleotidsubstitutionen vorgenommen werden, um die Expression zu verstärken, in erster Linie, um Sekundärstrukturschlaufen in der transkripierten mRNA zu vermeiden, oder Codons vorzusehen, die leichter durch den ausgewählten Wirt translatiert werden, z.B., die gut bekannten E. coli-Präferenzcodons für E. coli- Expression.Not all mutations in the nucleotide sequence encoding CRF2R will be expressed in the final product. For example, nucleotide substitutions can be made to enhance expression, primarily to avoid secondary structure loops in the transcribed mRNA, or to provide codons that are more readily translated by the selected host, e.g., the well-known E. coli preference codons for E. coli expression.
Mutationen können an speziellen Orten durch Synthese von Oligonukleotiden eingeführt werden, die eine mutierte Sequenz enthalten, flankiert von Restriktionsstellen, die eine Ligation an Fragmente der nativen Sequenz erlauben. Nach Ligation kodiert die resultierende rekonstruierte Sequenz ein Analog mit der erwünschten Aminosäure-Insertion, -Substitution oder - Deletion.Mutations can be introduced at specific sites by synthesizing oligonucleotides containing a mutated sequence flanked by restriction sites that allow ligation to fragments of the native sequence. After ligation, the resulting reconstructed sequence encodes an analogue with the desired amino acid insertion, substitution or deletion.
Alternativ könne Oligonukleotid-gesteuerte ortsspezifische Mutagenese-Verfahrensweisen verwendet werden, um ein geändertes Gen mit besonderen Codons vorzusehen, die geändert sind entsprechend der erforderlichen Substitution, Deletion oder Insertion. Typische Verfahren zum Herstellen der oben angegebenen Änderungen sind offenbart von Walder et al. (Gene 42:133, 1986); Bauer et al. (Gene 37:73, 1985); Craik, Bio Techniques, Januar 1985, 12-19); Smith et al. (Genetic Engineering: Principles and Methods, Plenum Press, 1981); Sambrook et al. (Molecular cloning: A Laboratory Manual, 2. Ausg., Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989); und US-Patente 4,518,584 und 4,737,462.Alternatively, oligonucleotide-directed site-directed mutagenesis techniques can be used to provide an altered gene with particular codons altered according to the required substitution, deletion or insertion. Typical methods for making the above-identified alterations are disclosed by Walder et al. (Gene 42:133, 1986); Bauer et al. (Gene 37:73, 1985); Craik, Bio Techniques, January 1985, 12-19); Smith et al. (Genetic Engineering: Principles and Methods, Plenum Press, 1981); Sambrook et al. (Molecular cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989); and U.S. Patents 4,518,584 and 4,737,462.
CRF&sub2;-Rezeptoren, ebenso wie im wesentlichen ähnliche Derivate oder Analoge, können als therapeutische Reagenzien, Immunogene, Reagenzien in Immunoassays of Rezeptorbasis oder als Bindungsmittel für Affmitätsreinigungsverfahrensweisen für CRF, Sauvagine, Urotensin I oder andere verwandte Moleküle oder andere Bindungsliganden, wie anti-CRF&sub2;- Antikörper, verwendet werden. Darüber hinaus können CRF&sub2;-Rezeptoren der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um Verbindungen auf CRF&sub2;-Rezeptor-Agonisten- oder Antagonisten-Aktivität zu screenen. CRF&sub2;-Rezeptor-Proteine können kovalent durch reaktive Seitengruppen an verschiedene unlösliche Substrate kovalent gebunden werden, wie Cyanogenbromin-aktivierte, Bisoxiran-aktivierte, Carbonyldümidazol-aktivierte oder Tosyl-aktivierte, Agarose-Strukturen oder durch Adsorbieren an Polyolefin-Oberflächen (mit oder ohne Glutaraldehyd-Quervernetzung). CRF&sub2;R kann, einmal an ein Substrat gebunden, verwendet werden, um selektiv anti-CRF&sub2;R-Antikörper oder CRF (zu Testzwecke oder Reinigungszwecken) zu binden.CRF2 receptors, as well as substantially similar derivatives or analogs, can be used as therapeutic reagents, immunogens, reagents in receptor-based immunoassays or as binding agents for affinity purification procedures for CRF, sauvagine, urotensin I or other related molecules or other binding ligands such as anti-CRF2 antibodies. In addition, CRF2 receptors of the present invention can be used to screen compounds for CRF2 receptor agonist or antagonist activity. CRF2 receptor proteins can be covalently linked through reactive side groups to various insoluble substrates, such as cyanogen bromine-activated, bisoxirane-activated, carbonyldiimidazole-activated, or tosyl-activated, agarose structures or by adsorbing to polyolefin surfaces (with or without glutaraldehyde cross-linking). CRF2R, once bound to a substrate, can be used to selectively bind anti-CRF2R antibodies or CRF (for assay or purification purposes).
Wie oben festgehalten, sieht die vorliegende Erfindung isolierte Nukleinsäuremoleküle vor, die CRF&sub2;-Rezeptoren kodieren. Kurz gesagt, können Nukleinsäuremoleküle, die CRF&sub2;- Rezeptoren der vorliegenden Erfindung kodieren, leicht aus einer Vielzahl von warmblütigen Tieren, einschließlich z.B. Menschen, Makaken, Pferde, Rinder, Schafe, Schweine, Hunde, Katzen, Ratten und Mäuse isoliert werden. Besonders bevorzugte Gewebe, aus denen Nu kleinsäuremoleküle, die CRF&sub2;-Rezeptoren kodieren, isoliert werden können, schließen Gehirn und neurale Gewebe, wie den Hypothalamus, Hippocampus und Frontalcortex, ebenso wie andere Gewebe, wie die Lunge, Herz, Skelettmuskel oder Niere, ein. Nukleinsäuermoleküle, die CRF&sub2;-Rezeptoren der vorliegenden Erfindung kodieren, können leicht isoliert werden aus konventionell hergestellten cDNA-Genbanken (siehe z.B. Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2. Ausg., Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY, 1989) oder aus kommerziell erhältlichen Genbanken (z. Stratagene, La Jolla, Calif.) unter Verwendung der hierin vorgesehenen Offenbarung. Besonders bevorzugte Verfahren zum Erhalten von isolierten Nukleinsäuremolekülen, die für CRF&sub2;-Rezeptoren der vorliegenden Erfindung kodieren, sind detaillierter unten in Beispiel 1 beschrieben (siehe auch Sequenz ID Nos 1 und 3).As noted above, the present invention provides isolated nucleic acid molecules encoding CRF₂ receptors. Briefly, nucleic acid molecules encoding CRF₂ receptors of the present invention can be readily isolated from a variety of warm-blooded animals, including, for example, humans, macaques, horses, cattle, sheep, pigs, dogs, cats, rats, and mice. Particularly preferred tissues from which nucleic acid molecules can be isolated are Nucleic acid molecules encoding CRF₂ receptors can be isolated include brain and neural tissues such as the hypothalamus, hippocampus and frontal cortex, as well as other tissues such as the lung, heart, skeletal muscle or kidney. Nucleic acid molecules encoding CRF₂ receptors of the present invention can be readily isolated from conventionally prepared cDNA libraries (see, e.g., Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY, 1989) or from commercially available libraries (e.g., Stratagene, La Jolla, Calif.) using the disclosure provided herein. Particularly preferred methods for obtaining isolated nucleic acid molecules encoding CRF₂ receptors of the present invention are described in more detail below in Example 1 (see also Sequence ID Nos. 1 and 3).
Wie oben festgehalten, sind, in besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, isolierte Nukleinsäuremoleküle vorgesehen, die für menschlich CRF&sub2;-Rezeptoren kodieren. Kurz gesagt können derartige Nukleinsäuremoleküle leicht erhalten werden durch Sondieren einer menschlichen cDNA-Genbank entweder mit einer spezifischen Sequenz, wie beschrieben unten in Beispiel 1, oder mit einer Ratten-Sequenz (z.B. Sequenz ID Nos. 1 oder 3) unter Bedingungen mit geringer Stringenz (z.B. 35% Formamid, 5 · SSC, 5 · Denharts, 0,1% SDS, 100 ug/ml Lachssperma-Nukleinsäure bei 42ºC für 12 Stunden. Dem kann extensives Waschen mit 2x SSC folgen, das 0,2% SDS enthält, bei 50ºC. Geeignete cDNA-Genbanken können erhalten werden von kommerziellen Quellen (z.B. Stratagene, La Jolla, Calif.) oder hergestellt werden unter Verwendung von Standardtechniken (siehe z.B. Sambrook et al., oben).As noted above, in particularly preferred embodiments of the invention, isolated nucleic acid molecules encoding human CRF₂ receptors are provided. Briefly, such nucleic acid molecules can be readily obtained by probing a human cDNA library with either a specific sequence as described below in Example 1 or with a rat sequence (e.g., Sequence ID Nos. 1 or 3) under low stringency conditions (e.g., 35% formamide, 5 x SSC, 5 x Denharts, 0.1% SDS, 100 ug/ml salmon sperm nucleic acid at 42°C for 12 hours. This can be followed by extensive washing with 2x SSC containing 0.2% SDS at 50°C. Suitable cDNA libraries can be obtained from commercial sources (e.g., Stratagene, La Jolla, Calif.) or prepared using standard techniques (see, e.g., Sambrook et al., supra).
Wie oben festgehalten, sieht die vorliegende Erfindung auch rekombinante Expressionvektoren vor, die synthetische oder von cDNA abgeleitete Nukleinsäurefragmente umfassen, die CRF&sub2;-Rezeptoren oder im wesentlichen ähnliche Proteine kodieren, die in operativer Weise mit geeigneten Transkriptions- oder Translationsregulationselementen verbunden sind, die von Säugetier-, mikrobiellen, viralen oder Insektengenen abgeleitet sind. Derartige regulatorische Elemente schließen ein einen Transkriptionspromotor, eine optionale Operatorsequenz, um Transkription zu kontrollieren, eine Sequenz, die geeignete mRNA-ribosomale Bindungsstellen kodiert und, in bevorzugten Ausführungsformen Sequenzen, die die Termination von Transkription und Translation kontrollieren. Die Fähigkeit, in einem Wirt zu replizieren, gewöhnlicherweise verliehen durch einen Repliktionsursprung und ein Selektionsgen, um Erkennung von Transformanten zu erleichtern, kann zusätzlich eingebaut sein. Nukleinsäureregionen sind funktionsfähig miteinander verbunden, wenn sie funktionell untereinander in Beziehung stehen. Zum Beispiel ist Nukleinsäure für ein Signalpeptid (sekretorischer Leader) in funktionsfähiger Weise an Nukleinsäure für ein Polypeptid gebunden, wenn es als ein Vorläufer exprimiert wird, der an der Sekretion des Polypeptids teilnimmt. Ein Promotor ist funktionsfähig mit einer kodierenden Sequenz verbunden, wenn er die Transkription der Sequenz kontrolliert; oder eine Ribosomenbindungsstelle ist funktionsfähig verbunden mit einer kodierenden Sequenz, wenn sie so angeordnet ist, daß sie Translation erlaubt. Im allgemeinen bedeutet funktionsfähig verbunden benachbart und im Falle von sekretorischen Leadern, benachbart und im Leserahmen.As noted above, the present invention also provides recombinant expression vectors comprising synthetic or cDNA-derived nucleic acid fragments encoding CRF₂ receptors or substantially similar proteins operably linked to appropriate transcriptional or translational regulatory elements derived from mammalian, microbial, viral or insect genes. Such regulatory elements include a transcriptional promoter, an optional operator sequence to control transcription, a sequence encoding appropriate mRNA ribosomal binding sites and, in preferred embodiments, sequences encoding the termination of Control transcription and translation. The ability to replicate in a host, usually conferred by an origin of replication and a selection gene to facilitate recognition of transformants, may additionally be incorporated. Regions of nucleic acid are operably linked if they are functionally related to one another. For example, nucleic acid for a signal peptide (secretory leader) is operably linked to nucleic acid for a polypeptide if it is expressed as a precursor that participates in the secretion of the polypeptide. A promoter is operably linked to a coding sequence if it controls transcription of the sequence; or a ribosome binding site is operably linked to a coding sequence if it is positioned to permit translation. In general, operably linked means adjacent and, in the case of secretory leaders, adjacent and in frame.
Expressionsvektoren können auch Nukleinsäuresequenzen enthalten, die notwendig sind, um die Sekretion eines interessierenden Polypeptids zu steuern. Derartige Nukleinsäuresequenzen können einschließen wenigstens eine sekretorische Signalsequenz. Typische Beispiele von sekretorischen Signalen schließen ein die alpha-Faktor-Signalsequenz (Prä-Pro-Sequenz; Kurjan und Herskowitz, Cell 30:933-943), 1982; Kurjan et al., U.S. Patent Nr. 4,546,082; Brake EP 116,201), die PHO5-Signalsequenz (Beck et al., WO 86/00637), die BAR1- sekretorische Signalsequenz (MacKay et al., US-Patent Nr. 4,613,572; MacKay, WO 87/002670), die SUC2-Signalsequenz (Carlson et al., Mol. Cell. Biol. 3:439-447), die α-1- Antitrypsin-Signalsequenz (Kurachi et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78:6826-6830, 1981), und die β-2-Plasmin-Inhibitor-Signalsequenz (Tone et al., J. Biochem. (Tokyo) 102:1033- 1042, 1987), die Gewebeplasminogen-Aktivator-Signalsequenz (Pennica et al., Nature 301:214-221, 1983), die E.coli-PhoA-Signalsequenz (Yuan et al., J. Biol. Chem. 265:13528- 13552, 1990) oder irgend eine der bakteriellen Signalsequenzen, die, z.B., von Oliver (Ann. Rev. Microbiol. 39:615-649, 1985) besprochen sind. Alternativ kann eine Sekretionssignalsequenz synthetisiert werden entsprechend den, z.B., von Heinje (Eur. J. Biochem. 133:17-21, 1983; J. Mol. Biol. 184:99-105, 1985; Nuc. Acids Res. 14:4683-4690, 1986) angegebenen Regeln.Expression vectors may also contain nucleic acid sequences necessary to direct the secretion of a polypeptide of interest. Such nucleic acid sequences may include at least one secretory signal sequence. Typical examples of secretory signals include the alpha factor signal sequence (pre-pro sequence; Kurjan and Herskowitz, Cell 30:933-943), 1982; Kurjan et al., U.S. Patent No. 4,546,082; Brake EP 116,201), the PHO5 signal sequence (Beck et al., WO 86/00637), the BAR1 secretory signal sequence (MacKay et al., US Patent No. 4,613,572; MacKay, WO 87/002670), the SUC2 signal sequence (Carlson et al., Mol. Cell. Biol. 3:439-447), the α-1-antitrypsin signal sequence (Kurachi et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78:6826-6830, 1981), and the β-2-plasmin inhibitor signal sequence (Tone et al., J. Biochem. (Tokyo) 102:1033-1042, 1987), the Tissue plasminogen activator signal sequence (Pennica et al., Nature 301:214-221, 1983), the E. coli PhoA signal sequence (Yuan et al., J. Biol. Chem. 265:13528-13552, 1990), or any of the bacterial signal sequences reviewed, for example, by Oliver (Ann. Rev. Microbiol. 39:615-649, 1985). Alternatively, a secretory signal sequence can be synthesized according to the rules given, e.g., by Heinje (Eur. J. Biochem. 133:17-21, 1983; J. Mol. Biol. 184:99-105, 1985; Nuc. Acids Res. 14:4683-4690, 1986).
Für die Expression wird ein Nukleinsäuremolekül, das ein CRF&sub2;-Rezeptor kodiert, in einen geeigneten Expressionsvektor inseriert, der wiederum verwendet wird, um geeignete Wirtszellen für die Expression zu transformieren oder zu transfizieren. Wirtszellen, die bei der Aus führung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, schließen Säugetier-, Vogel-, Pflanzen-, Insekten-, bakterielle und Pilzzellen ein. Bevorzugte eukaryotische Zellen schließen kultivierte Säugetierzellinien (z.B. Nagetier- oder menschliche Zellinien) und Pilzzellen, einschließlich Spezien von Hefe (z.B. Saccharomyces spp., insbesondere S. cerevisiae, Schizosaccharomyces spp. oder Kluyveromyces spp.) oder filamentösen Pilzen (z.B. Aspergillus spp., Neurospora spp.), ein. Stämme der Hefe Saccharomyces cerevisiae sind besonders bevorzugt. Verfahren zum Herstellen von rekombinanten Proteinen in einer Vielzahl von prokaryotischen und eukaryotischen Wirtszellen sind in der Technik allgemein bekannt (siehe "Gene Expression Technology", Method in Enzymology, Band 185, Goeddel (Hrsg.), Academic Press, San Diego, Calif., 1990; siehe auch "Guide to Yeast Genetics and Molecular Biology," Methods in Enzymology, Guthrie und Fink (Hrsg.) Academic Press, San Diego, Calif., 1991). Allgemein wird eine Wirtszelle auf der Basis ihrer Fähigkeit ausgewählt werden, das interessierende Protein auf hohem Niveau zu produzieren, und ihrer Fähigkeit, wenigstens einige der Prozessierungs-Schritte auszuführen, die für die biologische Aktivität des Proteins erforderlich sind. Auf diesem Weg kann die Anzahl klonierter Nukleinsäuresequenzen, die in die Wirtszelle transfiziert werden müssen, minimiert und die gesamte Ausbeute an biologisch aktivem Protein maximiert werden.For expression, a nucleic acid molecule encoding a CRF₂ receptor is inserted into a suitable expression vector, which in turn is used to transform or transfect suitable host cells for expression. Host cells used in the expression Cells used in carrying out the present invention include mammalian, avian, plant, insect, bacterial and fungal cells. Preferred eukaryotic cells include cultured mammalian cell lines (e.g. rodent or human cell lines) and fungal cells, including species of yeast (e.g. Saccharomyces spp., particularly S. cerevisiae, Schizosaccharomyces spp. or Kluyveromyces spp.) or filamentous fungi (e.g. Aspergillus spp., Neurospora spp.). Strains of the yeast Saccharomyces cerevisiae are particularly preferred. Methods for producing recombinant proteins in a variety of prokaryotic and eukaryotic host cells are well known in the art (see "Gene Expression Technology," Method in Enzymology, Volume 185, Goeddel (ed.), Academic Press, San Diego, Calif., 1990; see also "Guide to Yeast Genetics and Molecular Biology," Methods in Enzymology, Guthrie and Fink (eds.) Academic Press, San Diego, Calif., 1991). In general, a host cell will be selected on the basis of its ability to produce the protein of interest at high levels and its ability to carry out at least some of the processing steps required for the protein's biological activity. In this way, the number of cloned nucleic acid sequences that must be transfected into the host cell can be minimized and the overall yield of biologically active protein can be maximized.
Geeignete Hefe-Vektoren zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung schließen ein YRp7 (Struhl et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 76:1035-1039, 1978), YEp13 (Broach et al., Gene 8:121-133, 1979), POT-Vektoren (Kawasaki et al., US-Patent Nr. 4,931,373, welches hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird), pJDB249 und pJDB219 (Beggs, Nature 275:104-108, 1978) und Derivate davon. Derartige Vektoren werden allgemein einen geeigneten Marker aufweisen, der einer aus einer großen Anzahl von Genen sein kann, die einen dominanten Phänotyp aufweisen, für den ein phänotypischer Test existiert, um zu erlauben, daß Transformanten selektiert werden. Bevorzugte geeignete Marker sind jene, die Wirtszellen-Auxotrophy komplementieren, Antibiotika-Resistenz vorsehen oder eine Zelle in die Lage versetzen, spezifische Kohlenstoffquellen zu verwenden, und schließen ein LEU2 (Broach et al., aaO), URA3, (Botstein et al., Gene 8:17, 1979), HIS3 (Struhl et al., aaO) oder POT1 (Kawasaki et al., aaO). Ein weiterer geeigneter auswählbarer Marker ist das CAT-Gen, welches Wirtszellen Chloramphenicol-Resistenz verleiht.Suitable yeast vectors for use in the present invention include YRp7 (Struhl et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 76:1035-1039, 1978), YEp13 (Broach et al., Gene 8:121-133, 1979), POT vectors (Kawasaki et al., U.S. Patent No. 4,931,373, which is incorporated herein by reference), pJDB249 and pJDB219 (Beggs, Nature 275:104-108, 1978) and derivatives thereof. Such vectors will generally have a suitable marker, which may be one of a large number of genes having a dominant phenotype for which a phenotypic assay exists to allow transformants to be selected. Preferred markers suitable are those that complement host cell auxotrophy, provide antibiotic resistance, or enable a cell to utilize specific carbon sources, and include LEU2 (Broach et al., supra), URA3, (Botstein et al., Gene 8:17, 1979), HIS3 (Struhl et al., supra), or POT1 (Kawasaki et al., supra). Another suitable marker to select is the CAT gene, which confers chloramphenicol resistance to host cells.
Promotoren, die zur Verwendung in Hefen geeignet sind, schließen Promotoren von glycolytischen Hefegenen (Hitzeman et al., J. Biol. Chem. 255:12073-12080, 1980; Alber und Ka wasaki, J. Mol. Appl. Genet. 1:419-434, 1982; Kawasaki, US-Patent No. 4,599,311) oder AIkoholdehydrogenasegene (Young et al., in Genetic Engineering of Microorganisms for Chemicals, Hollaender et al. (Hrsg.), S. 355, Plenum New York, 1982; Ammerer, Meth. Enzymol. 101:192-201, 1983) ein. In dieser Hinsicht besonders bevorzugte Promotoren sind der TPI1- Promotor (Kawasaki, US-Patent Nr. 4,599,311, 1986) und der ADH&sub2;-4c-Promotor (Russell et al., Nature 304:652-654, 1983; Irani und Kilgore, US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 07/784,653, welche hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird). Die Expressionseinheiten können auch einen Transkriptionsterminator, wie den TPI1-Terminator (Alber und Kawasaki, aaO), einschließen.Promoters suitable for use in yeast include promoters of glycolytic yeast genes (Hitzeman et al., J. Biol. Chem. 255:12073-12080, 1980; Alber and Ka wasaki, J. Mol. Appl. Genet. 1:419-434, 1982; Kawasaki, US Patent No. 4,599,311) or alcohol dehydrogenase genes (Young et al., in Genetic Engineering of Microorganisms for Chemicals, Hollaender et al. (ed.), p. 355, Plenum New York, 1982; Ammerer, Meth. Enzymol. 101:192-201, 1983). Particularly preferred promoters in this regard are the TPI1 promoter (Kawasaki, U.S. Patent No. 4,599,311, 1986) and the ADH2-4c promoter (Russell et al., Nature 304:652-654, 1983; Irani and Kilgore, U.S. Patent Application Serial No. 07/784,653, which is incorporated herein by reference). The expression units may also include a transcription terminator, such as the TPI1 terminator (Alber and Kawasaki, supra).
Zusätzlich zu Hefen können Proteine der vorliegenden Erfindung in filamentösen Pilzen exprimiert werden, z.B. Stämmen des Pilzes Aspergillus (McKnight et al., US-Patent Nr. 4,935,349, welches hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird). Beispiele für nützliche Promotoren schließen jene ein, die von glycolytischen Genen von Aspergillus nidulans abgeleitet sind, wie der ADH3-Promotor (McKnight et al., EMBO J. 4:2093-2099, 1985) und der tpiA-Promotor. Ein Beispiel für einen geeigneten Terminator ist der ADH3-Terminator (McKnight et al., aaO. 1985). Die Expressionseinheiten, die derartige Komponenten verwenden, sind in Vektoren kloniert, die in der Lage sind, in die chromosomale Nukleinsäure von Aspergillus zu inserieren.In addition to yeast, proteins of the present invention can be expressed in filamentous fungi, e.g., strains of the fungus Aspergillus (McKnight et al., U.S. Patent No. 4,935,349, which is incorporated herein by reference). Examples of useful promoters include those derived from glycolytic genes of Aspergillus nidulans, such as the ADH3 promoter (McKnight et al., EMBO J. 4:2093-2099, 1985) and the tpiA promoter. An example of a suitable terminator is the ADH3 terminator (McKnight et al., supra 1985). The expression units using such components are cloned into vectors capable of inserting into the chromosomal nucleic acid of Aspergillus.
Techniken zum Transformieren von Pilzen sind in der Literatur gut bekannt und sind, z.B., beschrieben worden von Beggs (aaO.), Hinnen et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75:1929- 1933, 1978), Yelton et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81:1740-1747, 1984) und Russell (Nature 301:167-169, 1983). Der Genotyp der Wirtszelle wird im allgemeinen einen genetischen Defekt enthalten, der durch den selektierbaren Marker komplementiert wird, der sich auf dem Expressionsvektor befindet. Die Auswahl eines speziellen Wirtes und selektierbaren Markers ist sehr wohl im Rahmen der Fähigkeiten des Fachmannes. Um Produktion der heterologen Proteine in, z.B., Hefe, zu optimieren ist bevorzugt, daß der Wirtsstamm eine Mutation trägt, wie die pep4-Hefemutation (Jones, Genetics 85:23-33, 1977), was zu verringerter proteolytischer Aktivität führt.Techniques for transforming fungi are well known in the literature and have been described, for example, by Beggs (ibid.), Hinnen et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75:1929-1933, 1978), Yelton et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81:1740-1747, 1984) and Russell (Nature 301:167-169, 1983). The genotype of the host cell will generally contain a genetic defect that is complemented by the selectable marker located on the expression vector. The selection of a specific host and selectable marker is well within the skill of the art. To optimize production of heterologous proteins in, e.g., yeast, it is preferred that the host strain carries a mutation, such as the pep4 yeast mutation (Jones, Genetics 85:23-33, 1977), which results in reduced proteolytic activity.
Zusätzlich zu Pilzzellen können kultivierte Säugetierzellen als Wirtszellen in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Bevorzugte kultivierte Säugetierzellen zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung schließen ein die COS-1-(ATCC Nr. CRL 1650), COS-7-(ATCC Nr. CRL 1651), BHK-(ATCC Nr. CRL 1632) und 293-(ATCC Nr. CRL 1573; Graham et al., J. Gen. Virol. 36:59-72, 1977)-Zellinien. Eine bevorzugte BHK-Zellinie ist die BHK 570- Zellinie (hinterlegt bei der American Type Culture Collection unter Zugangsnummer CRL 10314). Zusätzlich kann eine Anzahl anderer Säugetierzellinien in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, einschließlich Ratten-Hep I (ATCC Nr. CRL 1600), Ratten-Hep II (ATCC Nr. CRL 1548), TCMK (ATCC Nr. CCL 139), menschliche Lunge (ATCC Nr. CCL 75.1), menschliches Hepatom (ATCC Nr. HTB-52), Hep G2 (ATCC Nr. HB 8065), Mäuseleber (ATCC Nr. CCL, 29.1), NCTC 1469 (ATCC Nr. CCL 9.1), SP2/0-Ag14 (ATCC Nr. 1581), HIT-T15 (ATCC Nr. CRL 1777), und RINm 5AHT&sub2;B (Orskov und Nielson, FEBS 229(1):175-178, 1988).In addition to fungal cells, cultured mammalian cells can be used as host cells in the present invention. Preferred cultured mammalian cells for use in the present invention include COS-1 (ATCC No. CRL 1650), COS-7 (ATCC No. CRL 1651), BHK (ATCC No. CRL 1632), and 293 (ATCC No. CRL 1573; Graham et al., J. Gen. Virol. 36:59-72, 1977) cell lines. A preferred BHK cell line is the BHK 570 cell line (deposited with the American Type Culture Collection under accession number CRL 10314). In addition, a number of other mammalian cell lines can be used in the present invention, including rat Hep I (ATCC No. CRL 1600), rat Hep II (ATCC No. CRL 1548), TCMK (ATCC No. CCL 139), human lung (ATCC No. CCL 75.1), human hepatoma (ATCC No. HTB-52), Hep G2 (ATCC No. HB 8065), mouse liver (ATCC No. CCL 29.1), NCTC 1469 (ATCC No. CCL 9.1), SP2/0-Ag14 (ATCC No. 1581), HIT-T15 (ATCC No. CRL 1777), and RINm 5AHT₂B (Orskov and Nielson, FEBS 229(1):175-178, 1988).
Säugetierexpressionsvektoren zur Verwendung beim Ausführen der vorliegenden Erfindung sollten einschließen einen Promoter, der in der Lage ist, die Transkription eines klonierten Gens oder cDNA zu steuern. Bevorzugte Promotoren schließen virale Promotoren und zelluläre Promotoren ein. Virale Promotoren schließen den unmittelbaren frühen Cytomegalovirus- Promoter (Boshart et al. Cell 41:521-530, 1985) und den SV40-Promoter (Subramani et al., Mol. Cell. Biol. 1:854-864,1981) ein. Zelluläre Promotoren schließen den Metallothionein-1- Promoter von der Maus (Palmiter et al., U.S. Patent Nr. 4,579,821), einen Vj-Promoter von Mäusen (Bergmann et al., Proc. Natl.Acad. Sci. USA 81:7041-7045, 1983; Grant et al., Nuc. Acids Res. 15:5496, 1987) und einen VH-Promoter von der Maus (Loh et al., Cell 33:85-93, 1983) ein. Ein besonders bevorzugter Promoter ist der späte Hauptpromoter von Adenovirus 2 (Kaufman und Sharp, Mol. Cell. Biol. 2:1304-13199, 1982). Derartige Expressionsvektoren können auch einen Satz an RNA-Splice-Stellen enthalten, die stromabwärts vom Promoter und stromaufwärts von der Nukleinsäuresequenz angeordnet sind, die für das interessierende Peptid oder das interessierende Protein codiert. Bevorzugte RNA-Splice-Stellen können erhalten werden von SV40-Adenovirus und/oder Immunglobulingenen. Alternativ können in bestimmten Ausführungsformen RNA-Splice-Stellen stromabwärts von der Nukleinsäuresequenz angeordnet sein, die das interessierende Peptid oder Protein codiert. In den Expressionsvektoren ist auch ein Polyadenylierungssignal enthalten, das stromabwärts der interessierenden codierenden Sequenz angeordnet ist. Geeignete Polyadenylierungssignale schließen die frühen oder späten Polyadenylierungssignale von SV40 (Kaufman und Sharp, aao) ein, das Polyadenylierungssignal von der Adenovirus 5 E1B-Region und den Terminator des menschlichen Wachstumshormongens (DeNoto et al., Nuc. Acids Res. 9:3719-3730, 1981). Die Expressionsvektoren können eine nicht-codierende virale Leader-Sequenz, wie den drei teiligen Adenovirus 2-Leader einschließen, die zwischen dem Promoter und den RNA-Splice- Stellen angeordnet ist. Bevorzugte Vektoren können auch Enhancer-Sequenzen einschließen, wie den SV40-Enhancer und den Maus 1-Enhancer (Gillies, Cell 33:717-728, 1983). Expressionsvektoren können auch Sequenz einschließen, die die Adenovirus-VA-RNAs codieren. Geeignete Vektoren können erhalten werden von kommerziellen Quellen (z.B. Invitrogen, San Diego, CA; Stratagene, La Jolla, CA).Mammalian expression vectors for use in carrying out the present invention should include a promoter capable of directing transcription of a cloned gene or cDNA. Preferred promoters include viral promoters and cellular promoters. Viral promoters include the cytomegalovirus immediate early promoter (Boshart et al. Cell 41:521-530, 1985) and the SV40 promoter (Subramani et al., Mol. Cell. Biol. 1:854-864, 1981). Cellular promoters include the mouse metallothionein-1 promoter (Palmiter et al., US Patent No. 4,579,821), a mouse Vj promoter (Bergmann et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81:7041-7045, 1983; Grant et al., Nuc. Acids Res. 15:5496, 1987), and a mouse VH promoter (Loh et al., Cell 33:85-93, 1983). A particularly preferred promoter is the major late promoter of adenovirus 2 (Kaufman and Sharp, Mol. Cell. Biol. 2:1304-13199, 1982). Such expression vectors may also contain a set of RNA splice sites located downstream of the promoter and upstream of the nucleic acid sequence encoding the peptide or protein of interest. Preferred RNA splice sites may be obtained from SV40 adenovirus and/or immunoglobulin genes. Alternatively, in certain embodiments, RNA splice sites may be located downstream of the nucleic acid sequence encoding the peptide or protein of interest. Also included in the expression vectors is a polyadenylation signal located downstream of the coding sequence of interest. Suitable polyadenylation signals include the early or late polyadenylation signals of SV40 (Kaufman and Sharp, supra), the polyadenylation signal from the adenovirus 5 E1B region, and the terminator of the human growth hormone gene (DeNoto et al., Nuc. Acids Res. 9:3719-3730, 1981). The expression vectors may contain a non-coding viral leader sequence, such as the three partial adenovirus 2 leader located between the promoter and the RNA splice sites. Preferred vectors may also include enhancer sequences, such as the SV40 enhancer and the mouse 1 enhancer (Gillies, Cell 33:717-728, 1983). Expression vectors may also include sequences encoding the adenovirus VA RNAs. Suitable vectors can be obtained from commercial sources (e.g., Invitrogen, San Diego, CA; Stratagene, La Jolla, CA).
Klonierte Nukleinsäuresequenzen können in kultivierte Säugetierzellen eingeführt werden durch, z.B., Calciumphosphat-vermittelte Transfektion (Wigler et al., Cell 14:725, 1978, Corsaro und Pearson, Somatic Cell Genetics 7:603, 1981; Graham und Van der Eb, Virology 52:456, 1973), Elektroporation (Neumann et al., EMBO J. 1:841-845, 1982) oder DEAE- Dextran-vermittelte Transfektion (Ausubel et al., (Hrsg.), Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley and Sons, Inc. NY, 1987), die hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind. Um Zellen zu identifizieren, die die klonierte Nukleinsäure stabil integriert haben, wird im allgemeinen ein selektierbarer Marker in die Zellen zusammen mit dem interessierenden Gen oder der interessierenden cDNA eingeführt. Bevorzugte selektierbare Marker zur Verwendung in kultivierten Säugetierzellen schließen Gene ein, die Resistenz gegenüber Wirkstoffen, wie Neomycin, Hygromycin und Methotrexat verleihen. Der selektierbare Marker kann ein amplifizierbarer selektierbarer Marker sein. Bevorzugte amplifizierbare selektierbare Marker sind das DHFR-Gen und das Neomycin-Resistenzgen. Ausgewählte Marker sind besprochen bei Thilly (Mammalian Cell Technology, Butterworth Publishers, Stoneham, MA, welches hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist). Die Auswahl von selektierbaren Markern ist im Rahmen der Fähigkeiten der Fachleute.Cloned nucleic acid sequences can be introduced into cultured mammalian cells by, e.g., calcium phosphate-mediated transfection (Wigler et al., Cell 14:725, 1978, Corsaro and Pearson, Somatic Cell Genetics 7:603, 1981; Graham and Van der Eb, Virology 52:456, 1973), electroporation (Neumann et al., EMBO J. 1:841-845, 1982), or DEAE-dextran-mediated transfection (Ausubel et al., (eds.), Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley and Sons, Inc. NY, 1987), which are incorporated herein by reference. To identify cells that have stably integrated the cloned nucleic acid, generally, a selectable marker is introduced into the cells along with the gene or cDNA of interest. Preferred selectable markers for use in cultured mammalian cells include genes that confer resistance to drugs such as neomycin, hygromycin and methotrexate. The selectable marker can be an amplifiable selectable marker. Preferred amplifiable selectable markers are the DHFR gene and the neomycin resistance gene. Selected markers are reviewed in Thilly (Mammalian Cell Technology, Butterworth Publishers, Stoneham, MA, which is incorporated herein by reference). The selection of selectable markers is within the skill of those skilled in the art.
Selektierbare Marker können in die Zelle auf einem getrennten Vektor zur gleichen Zeit eingeführt werden, wie die CRF&sub2;-Rezeptorsequenz, oder sie können auf demselben Vektor eingeführt werden. Wenn sie auf demselben Vektor sind, können der selektierbare Marker und die CRF&sub2;-Rezeptorsequenz unter der Kontrolle verschiedener Promotoren oder desselben Promoters sein, wobei die letzere Anordnung eine dicistronische Botschaft produziert. Konstrukte dieses Typs sind in der Technik bekannt (z.B. Levinson und Simonsen, U.S. Patent Nr. 4,713,339). Es kann auch vorteilhaft sein, zusätzliche Nukleinsäuren hinzuzufügen, die als "Trägernukleinsäure" bekannt ist, zu der Mischung, die in die Zellen eingeführt wird.Selectable markers can be introduced into the cell on a separate vector at the same time as the CRF2 receptor sequence, or they can be introduced on the same vector. When on the same vector, the selectable marker and the CRF2 receptor sequence can be under the control of different promoters or the same promoter, the latter arrangement producing a dicistronic message. Constructs of this type are known in the art (e.g., Levinson and Simonsen, U.S. Patent No. 4,713,339). It may also be advantageous to add additional nucleic acids, known as "carrier nucleic acid," to the mixture introduced into the cells.
Man erlaubt, daß transfizierte Säugetierzellen für eine Zeitspanne, typischerweise 1-2 Tage, wachsen, um zu beginnen, die interessierende(n) Nukleinsäuresequenz(en) zu exprimieren. Wirkstoffselektion wird dann angewandt, um auf das Wachstum von Zellen zu selektieren, die die selektierbaren Marker stabil exprimieren. Für Zellen, die mit einem amplifizierbaren selektierbaren Marker transfiziert worden sind, kann die Wirkstoffkonzentration schrittweise gesteigerte werden, um auf gesteigerte Kopienanzahl der klonierten Sequenzen zu selektieren und dadurch den Umfang der Expression zu erhöhen. Zellen, die die eingeführten Sequenzen exprimieren, sind ausgewählt und auf Produktion des interessierenden Proteins in der erwünschten Form oder dem erwünschten Umfang gescreent. Zellen, die diesen Kriterien genügen, können dann kloniert und für die Produktion im Maßstab vergrößert werden.Transfected mammalian cells are allowed to grow for a period of time, typically 1-2 days, to begin expressing the nucleic acid sequence(s) of interest. Drug selection is then applied to select for growth of cells that stably express the selectable markers. For cells transfected with an amplifiable selectable marker, the drug concentration can be gradually increased to select for increased copy number of the cloned sequences and thereby increase the level of expression. Cells that express the introduced sequences are selected and screened for production of the protein of interest in the desired form or level. Cells that meet these criteria can then be cloned and scaled up for production.
Bevorzugte prokaryotische Wirtszellen zur Verwendung beim Ausführen der vorliegenden Erfindung schließen ein Escherichia coli (z.B. E. coli HB101, E. coli DH1, E. coli MRC1 und E. coli W3110), obwohl Bacillus, Pseudomonas und Streptomyces und andere Gattungen auch nützlich sind. Techniken zum Transformieren dieser Wirte und Exprimieren fremder Nukleinsequenzen, die darin kloniert sind, sind in der Technik gut bekannt (siehe z.B. Maniatis et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, 1982; oder Sambrook et al., oben). Vektoren, die für die Expression klonierter Nukleinsäuresequenzen in bakteriellen Wirten verwendet werden, werden allgemein einen selektierbaren Marker, wie ein Gen für Antibiotikaresistenz, und einen Promoter enthalten, der in der Wirtszelle funktioniert. Geeignete Promotoren schließen ein den trp (Nichols und Yanofsky, Meth. Enzymol. 101:155-164, 1983), lac (Casadaban et al., J. Bacteriol. 143:971-980, 1980) und Phage k (Queen, J. Mol. Appl. Genet. 2:1-10, 1983)-Promotersysteme ein. Plasmide, die zum Transformieren von Bakterien nützlich sind, schließen pBR322 (Bolivar et al., Gene 2:95-113, 1977), die pUC-Plasmide (Messing, Meth. Enzymol. 101:20-78, 1983; Vieira und Messing, Gene 19:259-268, 1982), pCQV2 (Queen, aao), pMAL-2 (New England Biolabs, Beverly, MA) und Derivate davon ein. Plasmide können sowohl virale als auch bakterielle Elemente enthalten.Preferred prokaryotic host cells for use in practicing the present invention include Escherichia coli (e.g., E. coli HB101, E. coli DH1, E. coli MRC1, and E. coli W3110), although Bacillus, Pseudomonas, and Streptomyces and other genera are also useful. Techniques for transforming these hosts and expressing foreign nucleic sequences cloned therein are well known in the art (see, e.g., Maniatis et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, 1982; or Sambrook et al., supra). Vectors used for expression of cloned nucleic acid sequences in bacterial hosts will generally contain a selectable marker, such as a gene for antibiotic resistance, and a promoter that functions in the host cell. Suitable promoters include the trp (Nichols and Yanofsky, Meth. Enzymol. 101:155-164, 1983), lac (Casadaban et al., J. Bacteriol. 143:971-980, 1980), and phage k (Queen, J. Mol. Appl. Genet. 2:1-10, 1983) promoter systems. Plasmids useful for transforming bacteria include pBR322 (Bolivar et al., Gene 2:95-113, 1977), the pUC plasmids (Messing, Meth. Enzymol. 101:20-78, 1983; Vieira and Messing, Gene 19:259-268, 1982), pCQV2 (Queen, supra), pMAL-2 (New England Biolabs, Beverly, MA), and derivatives thereof. Plasmids can contain both viral and bacterial elements.
Auf der Grundlage der hierin gegebenen Lehren würden Promotoren, Terminatoren und Verfahren zum Einführen von Expressionsvektoren, die CRF&sub2;-Rezeptoren der vorliegenden Erfindung codieren, in Pflanzen-, Vogel- und Insektenzellen für die Fachleute offensichtlich sein. Die Verwendung von, z.B., Baculoviren als Vektoren zum Exprimieren von heterologen Nukleinsäuresequenzen in Insektenzellen ist besprochen worden von Atkinson et al. (Pestic. Sci. 28:215-224, 1990). Zusätzlich ist die Verwendung von Agrobacterium rhizogenes als Vektoren zur Expression von Genen in Pflanzenzellen von Sinkar et al. (J. Biosci. (Bangalore) 11:47-58, 1987) beschrieben worden.Based on the teachings herein, promoters, terminators and methods for introducing expression vectors encoding CRF2 receptors of the present invention into plant, avian and insect cells would be apparent to those skilled in the art. The use of, e.g., baculoviruses as vectors for expressing heterologous nucleic acid sequences in insect cells has been reviewed by Atkinson et al. (Pestic. Sci. 28:215-224, 1990). In addition, the use of Agrobacterium rhizogenes as vectors for gene expression in plant cells has been described by Sinkar et al. (J. Biosci. (Bangalore) 11:47-58, 1987).
Wirtszellen, die Nukleinsäuremoleküle der vorliegenden Erfindung enthalten, werden dann kultiviert, um ein Nukleinsäuremolekül zu exprimieren, das einen CRF&sub2;-Rezeptor exprimiert. Die Zellen werden in einem Kulturmedium kultiviert entsprechend Standardverfahren, das Nährstoffe enthält, die für das Wachstum der ausgewählten Wirtszellen erforderlich sind. Eine Vielzahl geeigneter Medien sind in der Technik bekannt und schließen im allgemeinen eine Kohlenstoffquelle, eine Stickstoffquelle, essentielle Aminosäuren, Vitamine und Mineralien ebenso wie andere Komponenten ein, z.B. Wachstumsfaktoren oder Serum, die von den speziellen Wirtszellen benötigt werden. Das Wachstumsmedium wird allgemein Zellen selektieren, die die Nukleinsäuremoleküle enthalten, durch, z.B., Wirkstoffselektion oder Mangel an essentiellem Nährstoff, der durch den selektierbaren Marker auf dem Nukleinsäurekonstrukt komplementiert oder mit dem Nukleinsäurekonstrukt co-transfiziert wird.Host cells containing nucleic acid molecules of the present invention are then cultured to express a nucleic acid molecule expressing a CRF2 receptor. The cells are cultured in a culture medium according to standard procedures containing nutrients required for the growth of the selected host cells. A variety of suitable media are known in the art and generally include a carbon source, a nitrogen source, essential amino acids, vitamins and minerals as well as other components, e.g., growth factors or serum, required by the specific host cells. The growth medium will generally select cells containing the nucleic acid molecules by, e.g., drug selection or deprivation of an essential nutrient complemented by the selectable marker on the nucleic acid construct or co-transfected with the nucleic acid construct.
Geeignete Wachstumsbedingungen für Hefezellen schließen, z.B., Kultivieren in einem chemisch definierten Medium ein, das eine Stickstoffquelle, die eine Nicht-Aminosäure- Stickstoffquelle oder ein Hefeextrakt sein kann, anorganische Salze, Vitamine und essentielle Aminosäuresupplemente enthält bei einer Temperatur zwischen 4ºC und 37ºC, wobei 30ºC besonders bevorzugt ist. Der pH des Mediums wird bevorzugterweise beibehalten bei einem pH größer als 2 und weniger als 8, bevorzugterweise pH 5-6. Verfahren zum Beibehalten eines stabilen pHs schließen Puffern und andauernde pH-Kontrolle ein. Bevorzugte Agenzien für die pH-Kontrolle schließt Natriumhydroxid ein. Bevorzugte Puffermittel schließen Bernsteinsäure und Bis-Tris (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) ein. In Folge der Neigung von Hefewirtszellen, heterologe Proteine zu hyperglycosilieren, kann es bevorzugt sein, die CRF&sub2;- Rezeptoren der vorliegenden Erfindung in Hefezellen zu exprimieren, die einen Defekt in einem Gen aufweisen, das für Asparagin-gekoppelte Glycosylierung erforderlich ist. Derartige Zellen werden bevorzugterweise in einem Medium angezogen, das einen osmotischen Stabilisator enthält. Ein bevorzugter osmotischer Stabilisator ist Sorbitol, das in das Medium mit einer Konzentration zwischen 0,1 M und 1,5 M, bevorzugterweise bei 0,5 M oder 1,0 M, suplementiert ist. Kultivierte Säugetierzellen werden im allgemeinen kultiviert in kommerziell erhältlichen Serum-enthaltenden oder Serumfreien Medien. Die Auswahl eines Mediums und Wachstumsbedingungen, die für die spezielle Zellinie angemessen sind, erfolgt im Rahmen der Fähigkeiten des Fachmannes.Suitable growth conditions for yeast cells include, for example, culturing in a chemically defined medium containing a nitrogen source, which may be a non-amino acid nitrogen source or a yeast extract, inorganic salts, vitamins and essential amino acid supplements at a temperature between 4°C and 37°C, with 30°C being most preferred. The pH of the medium is preferably maintained at a pH greater than 2 and less than 8, preferably pH 5-6. Methods for maintaining a stable pH include buffering and continuous pH control. Preferred agents for pH control include sodium hydroxide. Preferred buffering agents include succinic acid and Bis-Tris (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO). Due to the propensity of yeast host cells to hyperglycosylate heterologous proteins, it may be preferable to express the CRF2 receptors of the present invention in yeast cells defective in a gene required for asparagine-linked glycosylation. Such cells are preferably grown in a medium containing an osmotic stabilizer. A preferred osmotic stabilizer is sorbitol supplemented in the medium at a concentration between 0.1 M and 1.5 M, preferably at 0.5 M or 1.0 M. Cultured mammalian cells are generally cultured in commercially available serum-containing or serum-free media. Selection of a medium and growth conditions appropriate for the particular cell line is within the skill of the art.
CRF&sub2;-Rezeptoren können auch in nicht-menschlichen transgenen Tieren exprimiert werden, insbesondere transgenen warmblütigen Tiere. Verfahren zum Herstellen von transgenen Tieren, einschließlich Mäusen, Ratten, Kaninchen, Schafen und Schweinen, sind in der Technik bekannt und sind, z.B., offenbart bei Hammer et al. (Nature 315:680-683, 1985), Palmiter et al. (Science 222:809-814, 1983), Brinster et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:4438-4442, 1985), Palmiter und Brinster (Cell 41:343-345, 1985) und U.S. Patent Nr. 4,736,866, die hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind. Kurz gesagt wird eine Expressionseinheit, die eine Nukleinsäuresequenz enthält, die zusammen mit in geeigneter Weise angeordneten Expressionskontrollsequenzen exprimiert werden soll, in Pronuclei von befruchteten Eiern eingeführt. Das Einführen von Nukleinsäure erfolgt gewöhnlicherweise durch Mikroinjektion. Integration der injizierten Nukleinsäure wird nachgewiesen durch Blot-Analyse von Nukleinsäure von Gewebeproben, typischerweise Proben von Schwanzgewebe. Es wird allgemein bevorzugt, daß die eingeführte Nukleinsäure in die Keimbahn des Tieres eingebaut wird, so daß sie auf die Nachfahren des Tieres weitergegeben wird.CRF2 receptors can also be expressed in non-human transgenic animals, particularly transgenic warm-blooded animals. Methods for producing transgenic animals, including mice, rats, rabbits, sheep, and pigs, are known in the art and are disclosed, for example, in Hammer et al. (Nature 315:680-683, 1985), Palmiter et al. (Science 222:809-814, 1983), Brinster et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:4438-4442, 1985), Palmiter and Brinster (Cell 41:343-345, 1985), and U.S. Patent No. 4,736,866, which are incorporated herein by reference. Briefly, an expression unit containing a nucleic acid sequence to be expressed together with appropriately arranged expression control sequences is introduced into pronuclei of fertilized eggs. Introduction of nucleic acid is usually accomplished by microinjection. Integration of the injected nucleic acid is demonstrated by blot analysis of nucleic acid from tissue samples, typically tail tissue samples. It is generally preferred that the introduced nucleic acid be incorporated into the germ line of the animal so that it is passed on to the animal's offspring.
"Knockout"-Tiere können entwickelt werden von embryonischen Stammzellen durch die Verwendung von homologer Rekombination (Capecchi, Science 244:1288-1292, 1989) oder antisense-Oligonucleotid (Stein und Chen, Science 261(5124):1004-1012, 1993; Milligan et al., Semin. Conc. Biol. 3(6):391-398, 1992)."Knockout" animals can be developed from embryonic stem cells by the use of homologous recombination (Capecchi, Science 244:1288-1292, 1989) or antisense oligonucleotide (Stein and Chen, Science 261(5124):1004-1012, 1993; Milligan et al., Semin. Conc. Biol. 3(6):391-398, 1992).
Ein transgenes Tier, wie eine Maus, kann entwickelt werden durch Targetieren einer Mutation, um eine CRF&sub2;-Rezeptorsequenz zu zerreißen (siehe Mansour et al. "Disruption of the proto-oncogene int-2 in mouse embryo-derived stem cells: A general strategy for targeting mutations to non-selectable genes," Nature 336:348-352, 1988). Derartige Tiere können leicht verwendet werden als ein Modell, um die Rolle von CRF&sub2;-Rezeptoren im Metabolismus zu studieren.A transgenic animal, such as a mouse, can be developed by targeting a mutation to disrupt a CRF2 receptor sequence (see Mansour et al. "Disruption of the proto-oncogene int-2 in mouse embryo-derived stem cells: A general strategy for targeting mutations to non-selectable genes," Nature 336:348-352, 1988). Such animals can be easily used as a model to study the role of CRF2 receptors in metabolism.
Wie oben festgehalten, sieht die vorliegende Erfindung auch CRF&sub2;-Rezeptorpeptide vor. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung sollte der CRF&sub2;-Rezeptor so verstanden werden, daß er Teile eines CRF&sub2;-Rezeptors oder Derivate davon, wie oben diskutiert, umfaßt, die keine Transmembrandomänen enthalten und die wenigstens 8, und bevorzugter 10 oder mehr Aminosäuren lang sind. Kurz gesagt kann die Struktur des CRF&sub2;-Rezeptors ebenso wie mutmaßliche Transmembrandomänen aus den primären Translationsprodukten vorhergesagt werden unter Verwendung der hydrophoben Plotfunktion von, z.B., P/C Gen oder Intelligenetics Suite (Intelligenetics, Mt. View, CA) oder entsprechend den von Kyte and Doolittle (J. Mol. Biol. 157:105-132, 1982) beschriebenen Verfahren. Während man nicht wünscht, durch eine graphische Darstellung, auf der Basis dieser Hydrophobieanalyse gebunden zu sein, glaubt man, daß CRF&sub2;-Rezeptoren die in Fig. 1 und 2 gezeigte allgemeine Struktur aufweisen. Insbesondere glaubt man, daß diese Rezeptoren eine extrazelluläre aminoterminale Domäne, drei extrazelluläre Schlaufendomänen und vier intrazelluläre Schlaufendomänen umfassen, die jeweils durch eine Transmembrandomäne getrennt sind.As noted above, the present invention also provides CRF₂ receptor peptides. In the context of the present invention, the CRF₂ receptor should be understood to include portions of a CRF₂ receptor or derivatives thereof as discussed above which do not contain transmembrane domains and which contain at least 8, and more preferably 10 or more amino acids long. Briefly, the structure of the CRF2 receptor as well as putative transmembrane domains can be predicted from the primary translation products using the hydrophobic plot function of, e.g., P/C Gen or Intelligenetics Suite (Intelligenetics, Mt. View, CA) or according to the procedures described by Kyte and Doolittle (J. Mol. Biol. 157:105-132, 1982). While one does not wish to be bound by a graphical representation based on this hydrophobicity analysis, CRF2 receptors are believed to have the general structure shown in Figures 1 and 2. In particular, these receptors are believed to comprise an extracellular amino terminal domain, three extracellular loop domains, and four intracellular loop domains, each separated by a transmembrane domain.
In einem Aspekt der Erfindung sind isolierte CRF&sub2;-Rezeptorpeptide vorgesehen, die die extrazelluläre aminoterminale Domäne eines CRF&sub2;-Rezeptors umfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein isoliertes CRF&sub2;-Rezeptorpeptid vorgesehen, das die in Sequenz LD. No. 4 gezeigte Aminosäuresequenz von Aminosäure 1 bis Aminosäurenummer 118 umfaßt. In einer weiteren Ausführungsform ist ein isoliertes CRF&sub2;-Rezeptorpeptid vorgesehen, das die in Sequenz I.D. No. 2 gezeigte Aminosäuresequenz von Aminosäure 1 bis Aminosäurenummer 138 umfaßt.In one aspect of the invention, isolated CRF₂ receptor peptides are provided which comprise the extracellular amino-terminal domain of a CRF₂ receptor. In a preferred embodiment, an isolated CRF₂ receptor peptide is provided which comprises the amino acid sequence shown in Sequence LD. No. 4 from amino acid 1 to amino acid number 118. In another embodiment, an isolated CRF₂ receptor peptide is provided which comprises the amino acid sequence shown in Sequence I.D. No. 2 from amino acid 1 to amino acid number 138.
CRF&sub2;-Rezeptorpeptide können hergestellt werden, durch, neben anderen Verfahren, Kultivieren von geeigneten Wirts-/Vektorsystemen, um die rekombinanten Translationsprodukte der vorliegenden Erfindung herzustellen. Überständen von solchen Zellinien können dann durch eine Vielzahl von Reinigungsverfahrensweisen behandelt werden, um das CRF&sub2;- Rezeptorpeptid zu isolieren. Zum Beispiel kann der Überstand zuerst konzentriert werden unter Verwendung kommerziell erhältlicher Proteinkonzentrationsfilter, wie eine Amicon- oder Millipore Pellicon-Ultrafiltrationseinheit. Nach Konzentrierung kann das Konzentrat auf eine geeignet Reinigungsmatrix aufgetragen werden, wie, z.B., CRF oder ein anti-CRF&sub2;- Rezeptor-Antikörper, der an einen geeigneten Träger gebunden ist. Alternativ können Anionen- oder Kationenaustauschharze verwendet werden, um den Rezeptor oder das Peptid zu reinigen. Schließlich können ein oder mehrere Umkehrphasen- Hochleistungsflüssigchromatographie (RP-HPLC)-Schritte verwendet werden, um das CRF&sub2;- Rezeptorpeptid weiter zu reinigen.CRF2 receptor peptides can be produced by, among other methods, culturing suitable host/vector systems to produce the recombinant translation products of the present invention. Supernatants from such cell lines can then be treated by a variety of purification procedures to isolate the CRF2 receptor peptide. For example, the supernatant can first be concentrated using commercially available protein concentration filters such as an Amicon or Millipore Pellicon ultrafiltration unit. After concentration, the concentrate can be applied to a suitable purification matrix such as, for example, CRF or an anti-CRF2 receptor antibody bound to a suitable support. Alternatively, anion or cation exchange resins can be used to purify the receptor or peptide. Finally, one or more reversed-phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC) steps can be used to further purify the CRF2 receptor peptide.
Alternativ können CRF&sub2;-Rezeptorpeptide auch hergestellt werden unter Verwendung von Standardpolypeptidsyntheseprotokollen und unter Verwendung der oben beschriebenen Verfahrensweisen gereinigt werden.Alternatively, CRF2 receptor peptides can also be prepared using standard polypeptide synthesis protocols and purified using the procedures described above.
Ein CRF&sub2;-Rezeptorpeptid wird als "isoliert" oder gereinigt betrachtet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, wenn nur eine einzelne Bande nachgewiesen wird nach SDS- Polyacrylamidgelanalyse, gefolgt von Färben mit Coomassie Brilliant Blau.A CRF2 receptor peptide is considered "isolated" or purified in the context of the present invention if only a single band is detected after SDS-polyacrylamide gel analysis followed by staining with Coomassie Brilliant Blue.
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können CRF&sub2;-Rezeptoren, einschließlich Derivaten davon, ebenso wie Teile oder Fragmente dieser Proteine, wie die CRF&sub2;- Rezeptorpeptide, die oben diskutiert sind, verwendet werden, um Antikörper herzustellen, die spezifisch an CRF&sub2;-Rezeptoren binden. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung umfaßt der Begriff "Antikörper" polyklonale Antikörper, monoklonale Antikörper, Fragmente davon, wie F(ab')&sub2;- und Fab-Fragmente, ebenso wie rekombinant hergestellte Bindungspartner. Diese Bindungspartner schließen die variablen Regionen von einem Gen ein, welches einen spezifisch bindenden monoklonalen Antikörper codiert. Antikörper werden definiert als spezifisch bindend, wenn sie an den CRF&sub2;-Rezeptor mit einem Ka von größer als oder gleich 10&sup7; M&supmin;¹ binden. Die Affinität von einem monoklonalen Antikörper oder Bindungspartner kann leicht von einem Fachmann bestimmt werden (siehe Scatchard, Ann. N.Y. Acad. Sci. 51:660-672, 1949).In one aspect of the present invention, CRF2 receptors, including derivatives thereof, as well as portions or fragments of these proteins, such as the CRF2 receptor peptides discussed above, can be used to produce antibodies that specifically bind to CRF2 receptors. In the context of the present invention, the term "antibody" includes polyclonal antibodies, monoclonal antibodies, fragments thereof, such as F(ab')2 and Fab fragments, as well as recombinantly produced binding partners. These binding partners include the variable regions of a gene encoding a specifically binding monoclonal antibody. Antibodies are defined as specifically binding if they bind to the CRF2 receptor with a Ka of greater than or equal to 107 M-1. The affinity of a monoclonal antibody or binding partner can be readily determined by one of skill in the art (see Scatchard, Ann. N.Y. Acad. Sci. 51:660-672, 1949).
Polyklonale Antikörper können leicht hergestellt werden durch den Fachmann von einer Vielzahl von warmblütigen Tieren, wie Pferden, Kühen, Ziegen, Schafen, Hunden, Hühnchen, Kaninchen, Mäusen oder Ratten. Kurz gesagt wird der CRF&sub2;-Rezeptor verwendet, um das Tier durch intraperitoneale, intramuskuläre, intraokulare oder subkutane Injektionen zu immunisieren. Die Immunogenität von einem CRF&sub2;-Rezeptor oder CRF&sub2;-Rezeptorpeptid kann erhöht werden durch die Verwendung eines Adjuvans wie vollständigem oder unvollständigem Freundschem Adjuvans. Nach mehreren Auffrischungsimmunisierungen werden kleine Serumproben gesammelt und auf Reaktivität mit dem CRF&sub2;-Rezeptor getestet. Eine Vielzahl von Tests kann verwendet werden, um Antikörper nachzuweisen, die spezifisch an einen CRF&sub2;-Rezeptor binden. Beispielhafte Tests sind detailliert beschrieben in Antibodies:A Laboratory Manual, Harlow and Lane (Herausgeber), Cold. Spring Harbor Laboratory Press, 1988.Polyclonal antibodies can be readily prepared by one of skill in the art from a variety of warm-blooded animals such as horses, cows, goats, sheep, dogs, chickens, rabbits, mice or rats. Briefly, the CRF2 receptor is used to immunize the animal by intraperitoneal, intramuscular, intraocular or subcutaneous injections. The immunogenicity of a CRF2 receptor or CRF2 receptor peptide can be increased by the use of an adjuvant such as complete or incomplete Freund's adjuvant. After several booster immunizations, small serum samples are collected and tested for reactivity with the CRF2 receptor. A variety of tests can be used to detect antibodies that specifically bind to a CRF2 receptor. Example tests are described in detail in Antibodies:A Laboratory Manual, Harlow and Lane (eds.), Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1988.
Typische Beispiele derartiger Tests schließen ein: Gegenstromimmunelektrophorese (CIEP), Radioimmunotests, Radioimmunpräzipitationen, enzymgekoppelte Immunsorptionstests (ELISA), Dot Blot-Tests, Inhibitions- oder Kompetitionstests und Sandwichtest (siehe U.S. Patente 4,376,110 und 4,486,530; siehe auch Antibodies. A Laboratory Manual, oben). Besonders bevorzugte polyklonale Antiseren werden ein Signal geben, das wenigstens dreimal so groß ist wie der Hintergrund. Wenn der Titer des Tieres einmal ein Plateau hinsichtlich seiner Reaktivität mit dem CRF&sub2;-Rezeptor erreicht hat, können größere Mengen an polyklonalem Antiserum leicht erhalten werden entweder durch wöchentliches Zuraderlassen oder durch Ausbluten des Tieres.Typical examples of such assays include countercurrent immunoelectrophoresis (CIEP), radioimmunoassays, radioimmunoprecipitations, enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA), dot blot assays, inhibition or competition assays, and sandwich assays (see U.S. Patent Nos. 4,376,110 and 4,486,530; see also Antibodies. A Laboratory Manual, supra). Particularly preferred polyclonal antisera will give a signal at least three times the background. Once the animal's titer has reached a plateau in its reactivity with the CRF2 receptor, larger amounts of polyclonal antisera can be readily obtained either by weekly bled or by bleeding the animal.
Monoklonale Antikörper können leicht hergestellt werden unter Verwendung gut bekannter Techniken (siehe U.S. Patente RE 32,011, 4,902,614, 4,543,439 und 4,411,993; siehe auch Monoclonal Antibodies, Hybridomas: A New Dimension in Biological Analyses, Plenum Press, Kennett, McKearn, und Bechtol (Herausgeber), 1980, und Antibodies: A Laboratory Manual, Harlow und Lane (Herausgeber), Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1988). Kurz gesagt wird in einer Ausführungsform einem Tier, wie einer Ratte oder Maus, eine Form von CRF&sub2;-Rezeptor injiziert, die in der Lage ist, eine Immunantwort gegen den CRF&sub2;-Rezeptor zu erzeugen. Typische Beispiele geeigneter Formen schließen ein, u. a. Zellen, die den CRF&sub2;- Rezeptor exprimieren oder Peptide, die auf der CRF&sub2;-Rezeptorsequenz basieren. Zusätzlich sind viele Techniken in der Technik zum Erhöhen der sich einstellenden Immunantwort bekannt, z.B. durch Koppeln des Rezeptors oder Rezeptorpeptids an ein weiteres Protein, wie Ovalbumin oder keyhole limpet hemocyanin (KLH), oder durch die Verwendung von Adjuvans, wie vollständiges oder unvollständiges Freundsches Adjuvans. Die anfängliche Immunisierung kann erfolgen auf intraperitonealem, intramuskulärem, intraokularem oder subkutanem Wege.Monoclonal antibodies can be readily prepared using well-known techniques (see U.S. Patents RE 32,011, 4,902,614, 4,543,439, and 4,411,993; see also Monoclonal Antibodies, Hybridomas: A New Dimension in Biological Analyses, Plenum Press, Kennett, McKearn, and Bechtol (eds.), 1980, and Antibodies: A Laboratory Manual, Harlow and Lane (eds.), Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1988). Briefly, in one embodiment, an animal, such as a rat or mouse, is injected with a form of CRF2 receptor that is capable of generating an immune response against the CRF2 receptor. Typical examples of suitable forms include, but are not limited to: Cells expressing the CRF2 receptor or peptides based on the CRF2 receptor sequence. In addition, many techniques are known in the art for increasing the resulting immune response, e.g. by coupling the receptor or receptor peptide to another protein, such as ovalbumin or keyhole limpet hemocyanin (KLH), or by using adjuvants, such as complete or incomplete Freund's adjuvant. The initial immunization can be done by intraperitoneal, intramuscular, intraocular or subcutaneous routes.
Zwischen einer und drei Wochen nach der anfänglichen Immunisierung kann das Tier erneut immunisiert werden mit einer weiteren Auffrischungsimmunisierung. Das Tier kann dann zu Testzwecken zur Ader gelassen werden und das Serum auf Bindung gegen den CRF&sub2;- Rezeptor getestet werden unter Verwendung von Tests, wie oben beschrieben. Zusätzliche Immunisierungen können auch durchgeführt werden, bis das Tier hinsichtlich seiner Reaktivität gegen den CRF&sub2;-Rezeptor ein Plateau erreicht hat. Dem Tier kann dann eine letzte Auffrischung von CRF&sub2;-Rezeptor oder CRF&sub2;-Rezeptorpeptide gegeben und drei bis vier Tage später getötet werden. Zu diesem Zeitpunkt können die Milz und Lymphknoten geernetet werden und zerteilt werden in eine Einzelzellsuspension, indem die Organe durch einen Maschenfilter gegeben werden oder durch Zerreißen der Milz- oder Lymphknotenmembranen, die die Zellen enkapsidieren. In einer Ausführungsform werden die Erythrozyten nachfolgend durch Hinzufügen einer hypotonischen Lösung, gefolgt von unmittelbarem Zurückkehren zur Isotonität, lysiert.Between one and three weeks after the initial immunization, the animal can be reimmunized with another booster immunization. The animal can then be bled for testing and the serum tested for binding to the CRF2 receptor using assays as described above. Additional immunizations can also be performed until the animal reaches a plateau in its reactivity to the CRF2 receptor. The animal can then be given a final booster of CRF2 receptor or CRF2 receptor peptides and sacrificed three to four days later. At this time, the spleen and lymph nodes can be harvested. and dissociated into a single cell suspension by passing the organs through a mesh filter or by disrupting the spleen or lymph node membranes encapsulating the cells. In one embodiment, the red blood cells are subsequently lysed by adding a hypotonic solution followed by immediate return to isotonicity.
In einer weiteren Ausführungsform werden geeignete Zellen zum Herstellen von monoklonalen Antikörpern erhalten durch die Verwendung von in vitro-Immunisierungstechniken. Kurz gesagt wird ein Tier getötet und die Milz- und Lymphknotenzellen entfernt, wie oben beschrieben. Eine Einzelzellsuspension wird hergestellt und die Zellen werden in eine Kultur gegeben, die eine Form des CRF&sub2;-Rezeptors enthält, die in der Lage ist, eine Immuantwort, wie oben beschrieben, zu erzeugen. Nachfolgend werden die Lymphozyten geerntet und wie unten beschrieben fusioniert.In another embodiment, suitable cells for producing monoclonal antibodies are obtained using in vitro immunization techniques. Briefly, an animal is sacrificed and the spleen and lymph node cells removed as described above. A single cell suspension is prepared and the cells are placed in a culture containing a form of the CRF2 receptor capable of generating an immune response as described above. Subsequently, the lymphocytes are harvested and fused as described below.
Zellen, die durch die Verwendung einer in vitro-Immunisierung, oder von einem immunisierten Tier, wie oben beschrieben, erhalten werden, können immortalisiert werden durch Transfektion mit einem Virus, wie dem Epstein-Barr-Virus (EBV) (siehe Glasky und Reading, Hybridoma 8(4):377-389, 1989). Alternativ werden in einer bevorzugten Ausführungsform die geernteten Milz- und/oder Lymphknotenzellsuspensionen mit einer geeigneten Myelomzelle fusioniert, um ein "Hybridom" zu erzeugen, das monoklonale Antikörper sekretiert. Geeignete Myelomlinien sind bevorzugterweise hinsichtlich der Konstruktion und Expression von Antikörpern defekt und sind zusätzlich syngeneisch mit den Zellen des immunisierten Tieres. Viele derartige Myelomzellinien sind in der Technik bekannt und können erhalten werden von Quellen, wie der American Type Culture Collection (ATCC), Rockville, Maryland (siehe Catalogue of Cell Lines & Hybridomas, 6. Auflage, ATCC, 1988). Typische Myelomzellinien schließen ein: für Menschen, UC 729-6 (ATCC Nr. CRL 8061), MC/CAR- Z2 (ATCC Nr. CRL 8147), und SKO-007 (ATCC Nr. CRL 8033); für Mäuse SP2/0-Ag14 (ATCC Nr. CRL 1581), und P3X63Ag8 (ATCC Nr. TIB 9); und für Ratten Y3-Ag1.2.3 (ATCC Nr. CRL 1631), und YB2/0 (ATCC Nr. CRL 1662). Besonders bevorzugte Fusionslinien schließen ein NS-1 (ATCC Nr. TIB 18) und P3X63 - Ag 8.653 (ATCC Nr. CRL 1580), die für Fusionen mit entweder Mäuse-, Ratten- oder menschlichen Zellinien verwendet werden können. Die Fusion zwischen der Myelomzellinie und den Zellen von dem immunisierten Tier kann vorgenommen werden durch eine Vielzahl von Verfahren, einschließlich der Verwendung von Polyethylenglycol (PEG) (siehe Antibodies: A Laboratory Mannual, Harlow und Lane (Herausgeber), Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1988) oder Elektrofusion (siehe Zimmermann und Vienken, J. Membrane Biol. 67:165-182, 1982).Cells obtained through the use of in vitro immunization, or from an immunized animal as described above, can be immortalized by transfection with a virus such as Epstein-Barr virus (EBV) (see Glasky and Reading, Hybridoma 8(4):377-389, 1989). Alternatively, in a preferred embodiment, the harvested spleen and/or lymph node cell suspensions are fused with an appropriate myeloma cell to generate a "hybridoma" that secretes monoclonal antibodies. Suitable myeloma lines are preferably defective in antibody construction and expression and, in addition, are syngeneic with the cells of the immunized animal. Many such myeloma cell lines are known in the art and can be obtained from sources such as the American Type Culture Collection (ATCC), Rockville, Maryland (see Catalog of Cell Lines & Hybridomas, 6th ed., ATCC, 1988). Typical myeloma cell lines include: for humans, UC 729-6 (ATCC No. CRL 8061), MC/CAR- Z2 (ATCC No. CRL 8147), and SKO-007 (ATCC No. CRL 8033); for mice, SP2/0-Ag14 (ATCC No. CRL 1581), and P3X63Ag8 (ATCC No. TIB 9); and for rats, Y3-Ag1.2.3 (ATCC No. CRL 1631), and YB2/0 (ATCC No. CRL 1662). Particularly preferred fusion lines include NS-1 (ATCC No. TIB 18) and P3X63 - Ag 8.653 (ATCC No. CRL 1580), which can be used for fusions with either mouse, rat, or human cell lines. The fusion between the myeloma cell line and the cells from the immunized animal can be accomplished by a variety of methods, including the use of polyethylene glycol (PEG) (see Antibodies: A Laboratory Mannual, Harlow and Lane (editors), Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1988) or electrofusion (see Zimmermann and Vienken, J. Membrane Biol. 67:165-182, 1982).
Nach der Fusion werden die Zellen in Kulturplatten gegeben, die ein geeignetes Medium, wie RPMI 1640 oder DMEM (Dulbecco's modifiziertes Eagles Medium) (JRH Biosciences, Lenexa, KS) enthalten. Das Medium kann auch zusätzliche Bestandteile enthalten, wie fötales Rinderserum ("FBS", d.h., von Hyclone, Logan, Utah oder JRH Biosciences), Thymocyten, die von einem Jungtier derselben Spezies geerntet wurden, die für die Immunisierung verwendet wurde, oder Agar, um das Medium zu verfestigen. Zusätzlich sollte das Medium ein Reagens enthalten, das selektives Wachstum von fusionierten Milz- und Myelomzellen erlaubt. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von HAT (Hypoxanthin, Aminopterin und Thymidin) (Sigma Chemical Co., St. Louis, M0). Nach etwa sieben Tagen können die resultierenden fusionierten Zellen oder Hybridome gescreent werden, um die Anwesenheit von Antikörpern zu bestimmen, die den CRF&sub2;-Rezeptor erkennen. Nach mehreren klonalen Verdünnungen und erneuten Tests kann ein Hybridom isoliert werden, das Antikörper produziert, die an den CRF&sub2;-Rezeptor binden.After fusion, the cells are placed in culture plates containing an appropriate medium such as RPMI 1640 or DMEM (Dulbecco's modified Eagle's medium) (JRH Biosciences, Lenexa, KS). The medium may also contain additional components such as fetal bovine serum ("FBS", i.e., from Hyclone, Logan, Utah or JRH Biosciences), thymocytes harvested from a pup of the same species used for immunization, or agar to solidify the medium. In addition, the medium should contain a reagent that allows selective growth of fused spleen and myeloma cells. The use of HAT (hypoxanthine, aminopterin and thymidine) (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) is particularly preferred. After about seven days, the resulting fused cells or hybridomas can be screened to determine the presence of antibodies that recognize the CRF2 receptor. After several clonal dilutions and re-testing, a hybridoma can be isolated that produces antibodies that bind to the CRF2 receptor.
Andere Techniken können auch verwendet werden, um monoklonale Antikörper zu konstruieren (siehe Huse et al., "Generation of a Large Combinational Library of the Immunoglobulin Repertoire in Phage Lambda", Science 246:1275-1281, Dezember 1989; siehe auch Sastry et al., "Cloning of the Immunological Repertoire in Escherichia coli for Generation of Monoclonal Catalytic Antibodies: Construction of a Heavy Chain Variable Region-Specific cDNA Library", Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86:5728-5732, August 1989; siehe auch Alting-Mees et al., "Monoclonal Antibody Expression Libraries: A Rapid Alternative to Hybridomas", Strategies in Molecular Biology: 3:1-9, Januar 1990; diese Literaturstellen beschreiben ein kommerziell erhältliches System von Stratacyte, La Jolla, California, welches die Produktion von Antikörpern durch rekombinante Techniken erlaubt). Kurz gesagt wird mRNA aus einer B- Zell-Population isoliert und verwendet, um cDNA-Expressionsgenbanken von der schweren und leichten Kette von Immunglobulin in den kIMMUNOZAP(H)- und kIMMUNOZAP(L)- Vektoren zu erzeugen. Diese Vektoren können einzeln gescreent werden oder co-exprimiert werden, um Fab-Fragmente oder Antikörper zu exprimieren (siehe Huse et al., oben; siehe auch Sastry et al., oben). Positive Plaques können dann in nicht-lytisches Plasmid umgewandelt werden, was eine Expression von monoklonalen Antikörperfragmenten von E. coli auf hohem Niveau erlaubt.Other techniques can also be used to construct monoclonal antibodies (see Huse et al., "Generation of a Large Combinational Library of the Immunoglobulin Repertoire in Phage Lambda," Science 246:1275-1281, December 1989; see also Sastry et al., "Cloning of the Immunological Repertoire in Escherichia coli for Generation of Monoclonal Catalytic Antibodies: Construction of a Heavy Chain Variable Region-Specific cDNA Library," Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86:5728-5732, August 1989; see also Alting-Mees et al., "Monoclonal Antibody Expression Libraries: A Rapid Alternative to Hybridomas," Strategies in Molecular Biology: 3:1-9, January 1990; these references describe a commercially available system from Stratacyte, La Jolla, California, which allows the production of antibodies by recombinant techniques). Briefly, mRNA is isolated from a B cell population and used to generate cDNA expression libraries of immunoglobulin heavy and light chains in the kIMMUNOZAP(H) and kIMMUNOZAP(L) vectors. These vectors can be screened individually or co-expressed to express Fab fragments or antibodies (see Huse et al., supra; see also Sastry et al., supra). Positive plaques can then be converted to non-lytic plasmid, allowing high-level expression of E. coli monoclonal antibody fragments.
In ähnlicher Weise können unter Verwendung von recombinanter Nucleinsäuretechniken auch Bindungspartner konstruiert werden, um die variablen Regionen eines Gens einzubauen, das für einen spezifisch bindenden Antikörper codiert. Die Konstruktion dieser Proteine kann leicht vorgenommen werden von einem Fachmann (siehe Lamck et al., "Polymerase Chain Reaction Using Mixed Primers: Cloning of Human Monoclonal Antibody Variable Region Genes From Single Hybridoma Cells", Biotechnology 7:934-938, September 1989; Riechmann et al., "Reshaping Human Antibodies for Therapy", Nature 332:323-327, 1988; Roberts et al., "Generation of an Antibody with Enhanced Affinity and Specificity for its Antigen by Protein Engineering", Nature 328:731-734, 1987; Verhoeyen et al., "Reshaping Human Antibodies: Grafting an Antilysozyme Activity", Science 239:1534-1536, 1988; Chaudhary et al., "A Recombinant Immunotoxin Consisting of Two Antibody Variable Domains Fused to Pseudomonas Exotoxin", Nature 339:394-397, 1989, siehe auch, U.S. -Patent 5,132,405 mit dem Titel "Biosynthetic Antibody Binding Sites") auf der Grundlage der hierin zur Verfügung gestellten Offenbarung. Kurz gesagt werden in einer Ausführungsform Nukleinsäuremoleküle, die für CRF&sub2;-Rezeptor-spezifische Antigenbindungsdomänen codieren, von Hybridomen amplifiziert, die einen spezifisch bindenden monoklonalen Antikörper produzieren, und direkt in das Genom einer Zelle inseriert, welche menschliche Antikörper produziert (siehe Verhoeyen et al., oben; siehe auch Reichmann et al., oben). Diese Technik erlaubt, daß die Antigen-Bindungsstelle eines spezifisch bindenden monoklonalen Antikörpers von Maus oder Ratte in einen menschlichen Antikörper überführt wird. Derartige Antikörper sind bevorzugt für die therapeutische Anwendung beim Menschen, da sie nicht antigeneisch sind, wie die Antikörper von Ratte oder Maus.Similarly, using recombinant nucleic acid techniques, binding partners can also be constructed to incorporate the variable regions of a gene encoding a specifically binding antibody. The construction of these proteins can be easily carried out by a person skilled in the art (see Lamck et al., "Polymerase Chain Reaction Using Mixed Primers: Cloning of Human Monoclonal Antibody Variable Region Genes From Single Hybridoma Cells", Biotechnology 7:934-938, September 1989; Riechmann et al., "Reshaping Human Antibodies for Therapy", Nature 332:323-327, 1988; Roberts et al., "Generation of an Antibody with Enhanced Affinity and Specificity for its Antigen by Protein Engineering", Nature 328:731-734, 1987; Verhoeyen et al., "Reshaping Human Antibodies: Grafting an Antilysozyme Activity", Science 239:1534-1536, 1988; Chaudhary et al., "A Recombinant Immunotoxin Consisting of Two Antibody Variable Domains Fused to Pseudomonas Exotoxin", Nature 339:394-397, 1989, see also, U.S. Patent 5,132,405, entitled "Biosynthetic Antibody Binding Sites") based on the disclosure provided herein. Briefly, in one embodiment, nucleic acid molecules encoding CRF2 receptor-specific antigen binding domains are amplified from hybridomas producing a specifically binding monoclonal antibody and inserted directly into the genome of a cell producing human antibodies (see Verhoeyen et al., supra; see also Reichmann et al., supra). This technique allows the antigen binding site of a specifically binding mouse or rat monoclonal antibody to be converted into a human antibody. Such antibodies are preferred for therapeutic use in humans because they are not antigenic, like the antibodies of rat or mouse.
Alternativ kann die Antigen-Bindungsstelle (variable Region) entweder verbunden werden mit, oder inseriert werden in, ein anderes vollständig verschiedenes Protein (siehe Chaudhary et al., oben) was zu einem neuen Protein mit Antigen-Bindungsstellen des Antikörpers ebenso wie der funktionellen Aktivität des anderen verschiedenen Proteins führt. Wie der Fachmann erkennen wird, können die Antigen-Bindungsstellen oder CRF&sub2;-Rezeptorbindungsdomänen des Antikörpers in der variablen Region des Antikörpers gefunden werden. Darüberhinaus können auch Nukleinsäuresequenzen, die geringere Teile des Antikörpers oder der variablen Regionen, die spezifisch an Säugetier-CRF&sub2;-Rezeptor binden, im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Diese Teile können leicht auf Bindungsspezifität gegen den CRF&sub2;-Rezeptor getestet werden unter Verwendung von unten beschriebenen Tests.Alternatively, the antigen binding site (variable region) can be either linked to, or inserted into, another completely different protein (see Chaudhary et al., supra), resulting in a new protein with antigen binding sites of the antibody as well as the functional activity of the other different protein. As one skilled in the art will recognize, the antigen binding sites or CRF2 receptor binding domains of the antibody can be found in the variable region of the antibody. In addition, nucleic acid sequences encoding minor portions of the antibody or variable regions that specifically bind to mammalian CRF2 receptor can also be used in conjunction with the present invention. These portions can be readily tested for binding specificity to the CRF2 receptor using assays described below.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden Gene, die für die variable Region von einem Hybridom codieren, das einen interessierenden monoklonalen Antikörper produziert, amplifiziert unter Verwendung von Oligonucleotidprimern für die variable Region. Diese Primer können durch den Fachmann synthetisiert werden, oder können von kommerziell erhältlichen Quellen erhalten werden. Stratacyte (La Jolla, CA) verkauft Primer für variable Regionen von Maus und Mensch, die, u. a., Primer für VHa-, VHb-, VHc-, VHd-, CH1-, VL- und CL-Regionen umfassen. Diese Primer können verwendet werden, um variable Regionen der schweren oder leichten Kette zu amplifizieren, die dann in Vektoren wie IMMUNOZAP*(H) bzw. IMMUNOZAP*(L) (Stratacyte) inseriert werden können. Diese Vektoren können dann zur Expression in E. coli eingeführt werden. Unter Verwendung dieser Technik können große Mengen an Einzelkettenprotein hergestellt werden, die eine Fusion der VH- und VL-Domänen enthalten (siehe Bird et al., Science 242:423-426, 1988).In a preferred embodiment, genes encoding the variable region from a hybridoma producing a monoclonal antibody of interest are amplified using oligonucleotide variable region primers. These primers can be synthesized by one of skill in the art or can be obtained from commercially available sources. Stratacyte (La Jolla, CA) sells mouse and human variable region primers that include, among others, primers for VHa, VHb, VHc, VHd, CH1, VL, and CL regions. These primers can be used to amplify heavy or light chain variable regions, which can then be inserted into vectors such as IMMUNOZAP*(H) and IMMUNOZAP*(L) (Stratacyte), respectively. These vectors can then be introduced into E. coli for expression. Using this technique, large amounts of single-chain protein containing a fusion of the VH and VL domains can be produced (see Bird et al., Science 242:423-426, 1988).
Andere "Antikörper" können auch hergestellt werden unter Verwendung der hierin vorgesehenen Offenbarung und die man somit ebenfalls unter den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallend betrachtet, schließen ein humanisierte Antikörper (z.B. U.S. Patent 4,816,567 und WO 94/10332), Mikrobodies (z.B. WO 94/09817) und transgene Antikörper (z.B. GB 2 272 440).Other "antibodies" may also be prepared using the disclosure provided herein and are thus also considered to fall within the scope of the present invention, including humanized antibodies (e.g., U.S. Patent 4,816,567 and WO 94/10332), microbodies (e.g., WO 94/09817), and transgenic antibodies (e.g., GB 2 272 440).
Nachdem einmal geeignete Antikörper erhalten worden sind, können sie isoliert oder gereinigt werden durch viele Techniken, die den Fachleuten gut bekannt sind (siehe Antibodies: A Laboratory Manual, oben). Geeignete Techniken schließen Peptid- oder Proteinaffinitätssäule, HPLC oder RP-HPLC, Reinigung auf Protein A- oder Protein G-Säulen oder eine beliebige Kombination dieser Techniken ein. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff "isoliert", wie verwendet, um Antikörper oder Bindungspartner zu definieren, "im wesentlichen frei von anderen Blutkomponenten".Once suitable antibodies have been obtained, they can be isolated or purified by many techniques well known to those skilled in the art (see Antibodies: A Laboratory Manual, supra). Suitable techniques include peptide or protein affinity column, HPLC or RP-HPLC, purification on protein A or protein G columns, or any combination of these techniques. In the context of the present invention, the term "isolated" as used to define antibodies or binding partners means "substantially free of other blood components."
Antikörper der vorliegenden Erfindung haben viele Anwendungen. Z.B. können Antikörper verwendet werden bei der Flußcytometry, um CRF&sub2;-Rezeptor-tragende Zellen zu sortieren, oder CRF&sub2;-Rezeptor-tragende Gewebe histochemisch zu färben. Kurz gesagt werden, um CRF&sub2;-Rezeptoren auf Zellen nachzuweisen, die Zellen (oder Gewebe) mit einem markierten Antikörper inkubiert, der spezifisch an CRF&sub2;-Rezeptoren bindet, gefolgt vom Nachweis der Anwesenheit von gebundenem Antikörper. Diese Schritte können auch vorgenommen werden mit zusätzlichen Schritten, wie Waschvorgängen, um ungebundenen Antikörper zu entfernen. Typische Beispiele geeigneter Markierungen, ebenso wie Verfahren zum Konjugieren oder Koppeln von Antikörpern an derartige Markierungen, sind detaillierter unten beschrieben.Antibodies of the present invention have many applications. For example, antibodies can be used in flow cytometry to sort CRF₂ receptor-bearing cells, or to histochemically stain CRF₂ receptor-bearing tissues. Briefly, to detect CRF₂ receptors on cells, the cells (or tissue) are incubated with a labeled antibody that specifically binds to CRF₂ receptors, followed by detecting the presence of bound antibody. These steps can also be performed with additional steps, such as washings, to remove unbound antibody. Typical examples of suitable labels, as well as methods for conjugating or coupling antibodies to such labels, are described in more detail below.
Zusätzlichen können gereinigte Antikörper auch therapeutisch verwendet werden, um das Binden von CRF oder anderen CRF&sub2;-Rezeptorsubstraten, wie Sauvagin oder Urotensin I, an den CRF&sub2;-Rezeptor in vitro oder in vivo zu blockieren. Kurz gesagt sind blockierende Antikörper solche Antikörper, die an CRF&sub2;-Rezeptorepitope so binden, daß CRF vom Binden an den Rezeptor abgehalten wird, oder daß CRF daran gehindert wird, Signaltransduktion zu bewirken. Wie oben festgehalten, kann eine Vielzahl von Tests verwendet werden, um Antikörper nachzuweisen, die ein Binden von CRF an den CRF&sub2;-Rezeptor zu blockieren oder zu inhibieren, einschließlich, inter alia, Inhibitions- und Kompetitionstests, die oben festgehalten sind. In einer Ausführungsform werden monoklonale Antikörper (hergestellt wie oben beschrieben) auf Binden an den CRF&sub2;-Rezeptor bei Abwesenheit von CRF getestet, ebenso wie in Anwesenheit verschiedener Konzentrationen an CRF. Blockierende Antikörper werden als jene identifiziert, die, z.B., an CRF&sub2;-Rezeptoren binden und, in Gegenwart von CRF, Binden von CRF an den CRF&sub2;-Rezeptor blockieren oder inhibieren.In addition, purified antibodies can also be used therapeutically to block the binding of CRF or other CRF2 receptor substrates, such as sauvagin or urotensin I, to the CRF2 receptor in vitro or in vivo. Briefly, blocking antibodies are those antibodies that bind to CRF2 receptor epitopes such that CRF is prevented from binding to the receptor or that CRF is prevented from effecting signal transduction. As noted above, a variety of assays can be used to detect antibodies that block or inhibit binding of CRF to the CRF2 receptor, including, inter alia, inhibition and competition assays noted above. In one embodiment, monoclonal antibodies (prepared as described above) are tested for binding to the CRF2 receptor in the absence of CRF, as well as in the presence of various concentrations of CRF. Blocking antibodies are identified as those that, e.g., bind to CRF2 receptors and, in the presence of CRF, block or inhibit binding of CRF to the CRF2 receptor.
Antikörper der vorliegenden Erfindung können auch an eine Vielzahl von anderen Verbindungen für entweder diagnostische oder therapeutische Verwendung gekoppelt oder konjugiert sein. Solche Verbindungen umfassen, z.B., toxische Moleküle, Moleküle, die nichttoxisch sind, aber die nach Exposition gegenüber einer zweiten Verbindung toxisch werden, und Radionuklide. Typische Beispiele derartiger Moleküle sind detaillierter unten beschrieben.Antibodies of the present invention may also be coupled or conjugated to a variety of other compounds for either diagnostic or therapeutic use. Such compounds include, for example, toxic molecules, molecules that are nontoxic but that become toxic upon exposure to a second compound, and radionuclides. Typical examples of such molecules are described in more detail below.
Antikörper, die therapeutisch verwendet werden sollen, sind bevorzugterweise in einer therapeutischen Zusammensetzung vorgesehen, die den Antikörper oder Bindungspartner und einen physiologische akzeptablen Träger oder Verdünnungsmittel umfaßt. Geeignete Träger oder Verdünnungsmittel schließen, unter anderem, neutrale gepufferte Saline oder Saline ein und können auch zusätzliche Bindemittel oder Stabilisatoren, wie Puffer, Zucker, wie Glucose, Saccharose oder Dextrose, Chelat-Bildner, wie EDTA, und verschiedene Konservierungsmittel einschließen.Antibodies to be used therapeutically are preferably provided in a therapeutic composition comprising the antibody or binding partner and a physiologically acceptable carrier or diluent. Suitable carriers or diluents include, among others, neutral buffered saline or saline and may also include additional binding agents or stabilizers such as buffers, sugars such as glucose, sucrose or dextrose, chelating agents such as EDTA, and various preservatives.
Wie oben festgehalten, sieht die vorliegende Erfindung eine Vielzahl von Verfahren zum Nachweisen der Anwesenheit von Verbindungen vor, die an CRF&sub2;-Rezeptoren binden. Zum Beispiel sind in einer Ausführungsform Verfahren zum Nachweisen derartiger Verbindungen vorgesehen, die die Schritte umfassen (a) Exponieren einer oder mehrerer Verbindungen gegenüber Zellen, die CRF&sub2;-Rezeptoren exprimieren, unter Bedingungen und für eine Zeit, die ausreichen, um Binden der Verbindungen an die Rezeptoren zu erlauben und (b) Isolieren von Verbindungen, die an die Rezeptoren binden, so daß die Anwesenheit einer Verbindung, die an einen CRF&sub2;-Rezeptor bindet, nachgewiesen werden kann. Wie hierin verwendet, reichen Bedingungen, die ein Binden von Verbindungen an Zellen erlauben, die CRF&sub2;-Rezeptoren exprimieren, allgemein von pH 6,8 bis 7,8, und schließen einen geeigneten Puffer, wie Tris- HCl oder PBS, entweder mit oder ohne Rinderserumalbumin ("BSA") ein. Derartige Puffer können auch Magnesium in einer Konzentration von 5 bis 20 mM enthalten, ebenso wie Protease-Inhibitoren, wie Bacitracin oder Aprotinin. Die ausreichende Zeit für das Binden der Verbindungen an Zellen, die CRF&sub2;-Rezeptoren exprimieren, reicht allgemein von zwischen 30 und 150 Minuten nach Exposition.As noted above, the present invention provides a variety of methods for detecting the presence of compounds that bind to CRF2 receptors. For example, in one embodiment, methods for detecting such compounds are provided that comprise the steps of (a) exposing one or more compounds to cells expressing CRF2 receptors under conditions and for a time sufficient to permit binding of the compounds to the receptors and (b) isolating compounds that bind to the receptors so that the presence of a compound that binds to a CRF2 receptor can be detected. As used herein, conditions that permit binding of compounds to cells expressing CRF2 receptors generally range from pH 6.8 to 7.8 and include a suitable buffer such as Tris-HCl or PBS, either with or without bovine serum albumin ("BSA"). Such buffers may also contain magnesium at a concentration of 5 to 20 mM, as well as protease inhibitors such as bacitracin or aprotinin. The sufficient time for binding of the compounds to cells expressing CRF2 receptors generally ranges from 30 to 150 minutes after exposure.
In anderen Aspekten der vorliegenden Erfindung sind Verfahren zum Nachweisen der Anwesenheit einer Verbindung vorgesehen, die an CRF&sub2;-Rezeptoren bindet, die die Schritte umfassen (a) Exponieren einer oder mehrerer Verbindungen gegenüber einer N-tenninalen extrazelluläre Domäne von CRF&sub2;-Rezeptor unter Bedingungen und für eine Zeit, die ausreichen, um Binden einer Verbindung an die N-terminale extrazelluläre Domäne zu erlauben und (b) Isolieren von Verbindungen, die an die N-terminale extrazelluläre Domäne von CRF&sub2;- Rezeptor binden, so daß die Anwesenheit einer Verbindung, die an einen CRF&sub2;-Rezeptor bindet, nachgewiesen werden kann. Derartige Tests können eine Vielzahl von Formen einnehmen, einschließlich, z.B., als Enzym-gekoppelter Immunsorbtions-Test, "Sandwich"-Test oder dergleichen. In einer Ausführungsform werden die Verbindungen mit einem Mittel markiert, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus fluoreszierenden Molekülen, Enzymen und Radionukliden besteht.In other aspects of the present invention, methods are provided for detecting the presence of a compound that binds to CRF2 receptors comprising the steps of (a) exposing one or more compounds to an N-terminal extracellular domain of CRF2 receptor under conditions and for a time sufficient to allow binding of a compound to the N-terminal extracellular domain and (b) isolating compounds that bind to the N-terminal extracellular domain of CRF2 receptor so that the presence of a compound that binds to a CRF2 receptor can be detected. Such assays may take a variety of forms including, for example, an enzyme-linked immunosorbent assay, a "sandwich" assay, or the like. In one embodiment, the compounds are labeled with an agent selected from the group consisting of fluorescent molecules, enzymes, and radionuclides.
Zusätzlich zu Tests, die die Anwesenheit von Verbindungen nachweisen, die an CRF&sub2;- Rezeptoren binden, sieht die vorliegende Erfindung auch Verfahren zum Nachweisen von sowohl CRF&sub2;-Rezeptor-Agonisten als auch CRF&sub2;-Rezeptor-Antagonisten vor. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung sollten CRF&sub2;-Rezeptor-Agonisten so verstanden werden, daß sie Moleküle bezeichnen, die in der Lage sind, an Zelloberflächenrezeptoren zu binden und dadurch einen Reaktionsweg innerhalb der Zelle zu stimulieren. Im Gegensatz sollten CRF&sub2;-Rezeptor-Antagonisten so verstanden werden, daß sie Moleküle bezeichnen, die in der Lage sind, an einen CRF&sub2;-Rezeptor zu binden, die aber Stimulierung verhindern, oder eine stark verringerte Stimulierung eines Reaktionsweges innerhalb der Zelle zeigen. Verschiedene Tests können auf der Grundlage der hierin gegebenen Offenbarung verwendet werden, um CRF-Agonisten oder -Antagonisten zu screenen oder zu selektieren.In addition to assays that detect the presence of compounds that bind to CRF₂ receptors, the present invention also provides methods for detecting both CRF₂ receptor agonists and CRF₂ receptor antagonists exist. In the context of the present invention, CRF₂ receptor agonists should be understood to refer to molecules that are capable of binding to cell surface receptors and thereby stimulating a pathway within the cell. In contrast, CRF₂ receptor antagonists should be understood to refer to molecules that are capable of binding to a CRF₂ receptor but that prevent stimulation, or show greatly reduced stimulation of a pathway within the cell. Various assays can be used to screen or select CRF agonists or antagonists based on the disclosure provided herein.
Zum Beispiel sind in einem Aspekt der vorliegenden Erfindung Verfahren vorgesehen zum Bestimmen, ob eine ausgewählte Verbindung ein CRF&sub2;-Rezeptor-Agonist oder -Antagonist ist, die die Schritte umfaßt (a) Exponieren einer ausgewählten Verbindung gegenüber Zellen, die CRF&sub2;-Rezeptoren exprimieren, unter Bedingungen und für eine Zeit, die ausreichen, um Binden der Verbindung zu erlauben und eine assoziierte Antwort hinsichtlich intrazellulären Titern von cAMP erlaubt, und (b) Nachweisen entweder einer Erhöhung oder Verringerung des Titers an intrazellulärem cAMP, und dadurch Bestimmen, ob die ausgewählte Verbindung ein CRF&sub2;-Rezeptor-Agonist oder -Antagonist ist.For example, in one aspect of the present invention, methods are provided for determining whether a selected compound is a CRF2 receptor agonist or antagonist comprising the steps of (a) exposing a selected compound to cells expressing CRF2 receptors under conditions and for a time sufficient to permit binding of the compound and an associated response in terms of intracellular titers of cAMP, and (b) detecting either an increase or decrease in the titer of intracellular cAMP, and thereby determining whether the selected compound is a CRF2 receptor agonist or antagonist.
cAMP kann leicht gemessen werden unter Verwendung von Verfahren, die in der Technik gut bekannt sind, einschließlich, z.B., Verfahren, die von Salomon et al (Anal. Biochem. 58:541- 548, 1976) oder Krishna et al. (J. Pharmacol. Exp. Ther. 163:379, 1968) beschrieben sind oder, bevorzugterweise unter Verwendung von kommerziell erhältlichen Kits, wie den Szintillations-Nachbarschafts-Test-Kit von der Amersham Corporation oder den lzsl-RIA-cAMP- Bestimmungskit von Incstar-Corporation (Stillwater, Minnesota). Der Szintillations- Nachbarschafts-Test-Kit mißt die Herstellung von cAMP durch Kompetition von jodiertem cAMP mit anti-cAMP-Antikörpern.cAMP can be readily measured using methods well known in the art, including, for example, methods described by Salomon et al (Anal. Biochem. 58:541-548, 1976) or Krishna et al (J. Pharmacol. Exp. Ther. 163:379, 1968) or, preferably, using commercially available kits such as the scintillation neighborhood assay kit from Amersham Corporation or the lzsl-RIA cAMP determination kit from Incstar Corporation (Stillwater, Minnesota). The scintillation neighborhood assay kit measures the production of cAMP by competition of iodinated cAMP with anti-cAMP antibodies.
In weiteren. Aspekten sind Verfahren vorgesehen zum Nachweisen von einem CRF&sub2;- Rezeptor-Agonisten oder -Antagonisten in einem Pool von Verbindungen, die die Schritte umfassen (a) Exponieren eines Pools von Verbindungen gegenüber Zellen, die CRF&sub2;- Rezeptoren exprimieren, unter Bedingungen und für eine Zeit, die ausreichen, um Binden der Verbindung und eine assoziierte Reaktion hinsichtlich intrazelluläre Titern an cAMP zu erlauben und (b) Isolieren von Verbindungen, die den intrazellulären Titer an cAMP entweder erhöhen oder vernngern, so daß die Anwesenheit von einem CRF&sub2;-Rezeptor-Agonisten oder - Antagonisten nachgewiesen werden kann.In further aspects, methods are provided for detecting a CRF₂ receptor agonist or antagonist in a pool of compounds comprising the steps of (a) exposing a pool of compounds to cells expressing CRF₂ receptors under conditions and for a time sufficient to permit binding of the compound and an associated response in terms of intracellular titers of cAMP and (b) isolating compounds which either increase the intracellular titer of cAMP increase or decrease so that the presence of a CRF₂ receptor agonist or antagonist can be detected.
In einem weiteren Aspekt sind Verfahren zum Bestimmen, ob eine ausgewählte Verbindung ein CRF&sub2;-Rezeptor-Antagonist ist, vorgesehen, welches die Schritte umfaßt (a) Exponieren einer ausgewählten Verbindung in Gegenwart eines CRF&sub2;-Rezeptor-Agonisten gegenüber einem rekombinanten CRF&sub2;-Rezeptor, der an einen Reaktionsweg gekoppelt ist, unter Bedingungen und für eine Zeit, die ausreichen, um Binden der Verbindung an den Rezeptor und eine assoziierte Antwort durch den Reaktionsweg zu erlauben, und (b) Nachweisen einer Verringerung der Stimulierung des Reaktionswegs, die aus dem Binden der Verbindung an den CRF&sub2;-Rezeptor resultiert, relativ zur Stimuliening des Reaktionsweges durch den CRF&sub2;- Rezeptor alleine, und dadurch Bestimmen der Anwesenheit eines CRF&sub2;-Antagonisten. In anderen Aspekten sind Verfahren vorgesehen zum Bestimmen, ob eine ausgewählte Verbindung ein CRF&sub2;-Rezeptor-Agonist ist, welches die Schritte umfaßt (a) Exponieren einer ausgewählten Verbindung gegenüber einem rekombinanten CRF&sub2;-Rezeptor, der an einen Reaktionsweg gekoppelt ist, unter Bedinungen und für eine Zeit, die ausreichen, um ein Binden der Verbindung an einen Rezeptor und eine assoziierte Reaktion durch den Reaktionsweg zu erlauben, und (b) Nachweisen einer Erhöhung der Stimulierung des Reaktionsweges, die aus dem Binden der Verbindung an den CRF&sub2;-Rezeptor resultiert und daraus Bestimmen der Anwesenheit eines CRF&sub2;-Rezeptor-Agonisten.In another aspect, methods are provided for determining whether a selected compound is a CRF2 receptor antagonist comprising the steps of (a) exposing a selected compound in the presence of a CRF2 receptor agonist to a recombinant CRF2 receptor coupled to a pathway under conditions and for a time sufficient to permit binding of the compound to the receptor and an associated response by the pathway, and (b) detecting a reduction in stimulation of the pathway resulting from binding of the compound to the CRF2 receptor relative to stimulation of the pathway by the CRF2 receptor alone, thereby determining the presence of a CRF2 antagonist. In other aspects, methods are provided for determining whether a selected compound is a CRF2 receptor agonist comprising the steps of (a) exposing a selected compound to a recombinant CRF2 receptor coupled to a pathway under conditions and for a time sufficient to permit binding of the compound to a receptor and an associated response through the pathway, and (b) detecting an increase in stimulation of the pathway resulting from binding of the compound to the CRF2 receptor and determining therefrom the presence of a CRF2 receptor agonist.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindungen ist der Reaktionsweg ein membrangebundener Adenylat-Cyclase-Reaktionsweg, und der Nachweisschritt umfaßt Messen der Erhöhung oder Verringerung der cAMP-Produktion durch den membrangebundenen Adenylat-Cyclase-Reaktionsweg. Adenylat-Cyclase-Aktivitätstests können durchgeführt werden, z.B., unter Verwendung von einem Verfahren/ von Verfahren, das/die in den Beispielen unten beschrieben ist/sind. Allgemein messen derartige Verfahren das Maß an cAMP- Stimulierung relativ zu bekannten Agonisten (z.B. Sauvagin, Urotensin I oder CRF) und umfassen im allgemeinen Exponieren eines Zellpräparates, das einen biologisch aktiven CRF&sub2;-Rezeptor exprimiert, gegenüber der ausgewählten Verbindung in Gegenwart von radiomarkiertem ATP.In particularly preferred embodiments of the inventions, the pathway is a membrane-bound adenylate cyclase pathway and the detecting step comprises measuring the increase or decrease in cAMP production by the membrane-bound adenylate cyclase pathway. Adenylate cyclase activity assays can be performed, e.g., using a method(s) described in the examples below. Generally, such methods measure the level of cAMP stimulation relative to known agonists (e.g., sauvagine, urotensin I or CRF) and generally comprise exposing a cell preparation expressing a biologically active CRF2 receptor to the selected compound in the presence of radiolabeled ATP.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung schließt der Reaktionsweg ein Reporter- System ein, wie Luciferase oder β-Galactosidase (siehe Konig et al., Mol und Cell. Neuro. 2:331-337, 1991). Zum Beispiel ist in einer Ausführungsform der Erfindung ein Expressionsvektor vorgesehen, der ein zyklisches AMP-Antwortselement umfaßt, wie ein Proenkephalincyklisches AMP-Antwortselement, das in funktionsfähiger Weise an β-Galaktosidase- oder Luciferase-cDNA gebunden ist. Der Expressionsvektor wird dann stabil in eine Wirtszelle transfiziert und die Wirtszelle dann mit einem zweiten Expressionsvektor transfiziert, der einen CRF&sub2; -Rezeptor exprimiert. Nach Aktivieren des Reaktionsweges induzieren erhöhte cAMP-Titer die Expression des Reporterprodukts, wie der β-Galaktosidase oder der Luciferase. Wenn das Reporterprodukt Luciferase ist, wird es dann gegenüber Luciferin exponiert und Photonen, die während der Oxidation von Luciferin durch Luciferase freigesetzt werden, werden gemessen.In another embodiment of the invention, the pathway includes a reporter system such as luciferase or β-galactosidase (see Konig et al., Mol and Cell. Neuro. 2:331-337, 1991). For example, in one embodiment of the invention, an expression vector is provided which comprises a cyclic AMP response element, such as a proenkephalin cyclic AMP response element, operably linked to β-galactosidase or luciferase cDNA. The expression vector is then stably transfected into a host cell and the host cell is then transfected with a second expression vector which expresses a CRF2 receptor. Upon activation of the pathway, increased cAMP titers induce expression of the reporter product, such as β-galactosidase or luciferase. If the reporter product is luciferase, it is then exposed to luciferin and photons released during oxidation of luciferin by luciferase are measured.
Eine Vielzahl von Verbindungen kann gescreent werden unter Verwendung derartiger Verfahren. Typische Beispiele schließen Blockierungsantikörper, die oben diskutiert sind, CRF&sub2;- Rezeptorpeptide und CRF-Analoge (einschließlich sowohl Peptid- als auch Nicht- Peptidliganden) ein. Zusätzlich kann eine große Anzahl von CRF-Analogen erzeugt werden durch Sättigungsmutagenese von Nukleinsäuresequenzen, die für CRF kodiert (z.B. Little, Gene 88:143-151, 1989), durch segmentorientierte Mutagenese (z.B. Shortle et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77:5375-5379, 1980), durch erzwungenen Nukleotidfehleinbau (z.B. Liao und Wise, Gene 88:107-111,1990) oder durch Verwendung von zufällig mutagenisierten Oligonukleotiden (Hutchison et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:710-714, 1986). Einzelne Transformanten, die ein CRF&sub2;-Analog exprimieren, können dann wie oben diskutiert kloniert oder vereinigt werden.A variety of compounds can be screened using such methods. Typical examples include blocking antibodies discussed above, CRF2 receptor peptides, and CRF analogs (including both peptide and non-peptide ligands). In addition, a large number of CRF analogues can be generated by saturation mutagenesis of nucleic acid sequences encoding CRF (e.g., Little, Gene 88:143-151, 1989), by segment-oriented mutagenesis (e.g., Shortle et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77:5375-5379, 1980), by forced nucleotide misincorporation (e.g., Liao and Wise, Gene 88:107-111, 1990), or by using randomly mutagenized oligonucleotides (Hutchison et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:710-714, 1986). Individual transformants expressing a CRF2 analog can then be cloned or pooled as discussed above.
Andere Verbindungen, die auch gescreent werden können unter Verwendung der Verfahren der vorliegenden Erfindung, schließen chemische Verbindungen ein, die bekannt sind und entweder kommerziell erhältlich sind (z.B. von Sigma Chemical Co., St. Louis, M0) oder leicht durch die Fachleute synthetisiert werden. Zusätzlich können auch viele neue Zusammensetzungen, die in kombinatorischen Genbanken vorgesehen sind, leicht gescreent werden, unter Verwendung der hierin beschriebenen Verfahren, einschließlich, z.B., organischer und Protein- oder Peptid-Genbanken (s. z.B.; Gold und Tuerk, US-Patent 5,270, 163; und Ladner et al. US-Patente 5,096,815, 5,198,346 und 5,223,409).Other compounds that can also be screened using the methods of the present invention include chemical compounds that are known and are either commercially available (e.g., from Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) or readily synthesized by those skilled in the art. In addition, many new compositions provided in combinatorial libraries can also be readily screened using the methods described herein, including, e.g., organic and protein or peptide libraries (see, e.g., Gold and Tuerk, U.S. Patent 5,270,163; and Ladner et al., U.S. Patents 5,096,815, 5,198,346, and 5,223,409).
In einem bevorzugten Aspekt der Erfindung kann das Screenen von chemischen Genbanken (einschließlich Peptid-Genbanken, Genbanken kleiner organischer Moleküle oder Genbanken von aus der kombinatorischen Chemie abgeleiteten Verbindungen) in einem Hochdurchsatz format bewertet werden unter Verwendung der exprimierten CRF&sub2;-Rezeptoren. Genauer gesagt kann in einer Ausführungsform der Erfindung ein Hochdurchsatzrezeptorbindungstest vorgenommen werden in einer Platte mit 96 Näpfen und ist automatisiert unter Verwendung des BIOMEK 2000 (Beckmann, Fullerton CA). Kurz gesagt werden 1 · 10&sup5; Zellen, die mit CRF&sub2;-Rezeptoren transfiziert sind, in einem jeden Napfangezogen. Dazu werden 0,05 ml Testpuffer (Dulbecco's Phosphat-gepufferte Saline, 10mM MgCl&sub2;, 20 uM Bacitracin) mit oder ohne unmarkiertem r/hCRF (Endkonzentration 1 uM) doppelt hinzugesetzt, um Gesamtbindung und nicht spezifische Bindung zu bestimmen. In Singletts werden 0,05 ml von Verbindungen (Mischungen von 1-30 Verbindungen) zu einem jeden Napfzusätzlich zu 0,05 ml von entweder [¹²&sup5;I]-oCRF oder [¹²&sup5;I]-r/hCRF (Endkonzentration ~ 200 pM) hinzugesetzt. Die Mischung wird für zwei Stunden bei 22ºC inkubiert. Da die transfizierten Zellen adhärent sind, ist ein Zentrifugationsschritt, um membrangebunden CRF abzutrennen, nicht erforderlich. Als nächstes wird Flüssigkeit abgesaugt und die Zellen werden dreimal mit etwa 0,9 ml PBS gewaschen. Nach dem dritten Waschen und Absaugen werden 0,2 ml 4M Guanidinthiocyanat zu einem jeden Napfhinzugesetzt, um das Gewebe zu solubilisieren. Ein Aliquot (0,15 ml) der solubilisierten Probe wird in einem γ-Zähler auf Radioaktivität bei etwa 80% Effizienz überwacht. Verbindungen, die ≥ 50% Inhibierung von [¹²&sup5;I]CRF-Bindungen zeigen, werden in einem Ganzdosis-Antwortskompetitionstest getestet, um die Affinität dieser Verbindungen zum CRF&sub2;-Rezeptor zu bestimmen (Ki-Wert).In a preferred aspect of the invention, screening of chemical libraries (including peptide libraries, libraries of small organic molecules or libraries of compounds derived from combinatorial chemistry) in a high throughput format using the expressed CRF₂ receptors. More specifically, in one embodiment of the invention, a high throughput receptor binding assay can be performed in a 96-well plate and is automated using the BIOMEK 2000 (Beckmann, Fullerton CA). Briefly, 1 x 10⁵ cells transfected with CRF₂ receptors are grown in each well. To this, 0.05 ml of assay buffer (Dulbecco's phosphate buffered saline, 10 mM MgCl₂, 20 µM bacitracin) with or without unlabeled r/hCRF (final concentration 1 µM) is added in duplicate to determine total binding and nonspecific binding. In singlets, 0.05 ml of compounds (mixtures of 1-30 compounds) is added to each well in addition to 0.05 ml of either [125I]-oCRF or [125I]-r/hCRF (final concentration ~200 pM). The mixture is incubated for two hours at 22°C. Since the transfected cells are adherent, a centrifugation step to separate membrane-bound CRF is not required. Next, fluid is aspirated and cells are washed three times with approximately 0.9 ml of PBS. After the third wash and aspiration, 0.2 ml of 4M guanidine thiocyanate is added to each well to solubilize the tissue. An aliquot (0.15 ml) of the solubilized sample is monitored in a γ-counter for radioactivity at approximately 80% efficiency. Compounds showing ≥ 50% inhibition of [125I]CRF binding are tested in a whole dose response competition assay to determine the affinity of these compounds to the CRF2 receptor (Ki value).
Nachdem sie einmal teilweise oder bis zur Homogenität gereinigt sind, wie erwünscht, können sowohl CRF&sub2;-Rezeptor-Agonisten als auch -Antagonisten therapeutisch verwendet werden. Im allgemeinen sind im wesentlichen reine rekombinante CRF-Antagonisten von wenigstens etwa 50% Homogenität bevorzugt, wobei wenigstens etwa 70% - 80% Homogenität bevorzugter und 95% - 99% oder mehr Homogenität am bevorzugtesten ist, insbesondere für pharmazeutische Verwendungen. Allgemein können die Antagonisten intradermal ("i.d.") intracranial ("i.c."), intraperitoneal ("i.p."), intrathekal ("i.t."), intravenös ("i.v."), subkutan ("s.c."), intramuskulär ("i.m.") oder direkt in einen Tumor verabreicht werden. Typischerweise sind die Antagonisten als freie Basen oder Säuresalze vorhanden. Geeignete Salze sollten pharmazeutisch akzeptabel sein. Typische Beispiele schließen ein Metallsalze, Akali- und Erdalkalimetallsalze, wie Kalium- oder Natriumsalze. Andere pharmazeutisch akzeptable Salze schließen Zitronen-, Bernstein-, Milch-, Chlorwasserstoff und Bromwasserstoffsäuren ein. Parenterale Zusammensetzungen können formuliert werden in wässrigen isotonischen Lösungen mit einem pH zwischen 5,6 und 7,4. Geeignete isotonische Lösungen können Natriumchlorid, Dextrose, Borsäure-Natriumtartrat und Propylenglykollösungen einschließen.Once partially or to homogeneity, as desired, both CRF2 receptor agonists and antagonists can be used therapeutically. In general, substantially pure recombinant CRF antagonists of at least about 50% homogeneity are preferred, with at least about 70% - 80% homogeneity being more preferred and 95% - 99% or more homogeneity being most preferred, particularly for pharmaceutical uses. In general, the antagonists can be administered intradermally ("id"), intracranially ("ic"), intraperitoneally ("ip"), intrathecally ("it"), intravenously ("iv"), subcutaneously ("sc"), intramuscularly ("im"), or directly into a tumor. Typically, the antagonists are present as free bases or acid salts. Suitable salts should be pharmaceutically acceptable. Typical examples include metal salts, alkali and alkaline earth metal salts such as potassium or sodium salts. Other pharmaceutically acceptable salts include citric, succinic, lactic, hydrochloric and hydrobromic acids. Parenteral compositions can be formulated in aqueous isotonic Solutions with a pH between 5.6 and 7.4. Suitable isotonic solutions may include sodium chloride, dextrose, boric acid sodium tartrate and propylene glycol solutions.
Die Nukleinsäuremoleküle, Antikörper, CRF&sub2;-Rezeptoren und CRF&sub2;-Agonisten und -Antagonisten der vorliegenden Erfindung können markiert oder konjugiert sein (entweder durch kovalente oder nicht kovalente Mittel) an eine Anzahl von Markierung oder anderen Molekülen, einschließlich z.B. fluoreszierende Marker, Enzymmarker, toxische Moleküle, Moleküle, die nicht toxisch sind, aber toxisch werden nach Exposition gegenüber einer zweiten Verbindung, und Radionuklide.The nucleic acid molecules, antibodies, CRF2 receptors, and CRF2 agonists and antagonists of the present invention can be labeled or conjugated (by either covalent or non-covalent means) to a number of labels or other molecules, including, for example, fluorescent markers, enzyme markers, toxic molecules, molecules that are nontoxic but become toxic upon exposure to a second compound, and radionuclides.
Typische Beispiele für fluoreszierende Markierungen, die zur Verwendung innerhalb der vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen, z.B., ein Fluorescein-Isothiocyanat (FITC), Rodamin, Texas Rot, Luciferase und Phycoerythrin (PE). Besonders bevorzugt zur Verwendung bei der Flußzytometrie ist FITC, welches an die gereinigten Antikörper konjugiert sein kann entsprechend dem Verfahren von Keltkamp in "Conjugation of Fluorescein Isothiocyanate to Antibodies I. Experiments on the Conditions of Conjugation", Immunology 18:865- 873, 1970. (Siehe auch Keltkamp, "Conjugation of Fluorescein Isothiocyanate to Antibodies. II. A Reproducible Method," Immunology 18:875-8881, 1970; und Goding "Conjugation of Antibodies with Fluorochromes: Modification to the Standard Methods," J. Immunol. Methods 13:215-226, 1970.). Für histochemisches Färben kann HRP, die bevorzugt wird, an den gereinigten Antkörpern entsprechen den Verfahren von Nakane und Kawaoi konjugiert werden ("Peroxidase-Labeled Antibody: A New Method of Conjugation," J. Histochem. Cytochem. 22:1084-1091, 1974; siehe auch, Tijssen und Kurstak, "Highly Efficient and Simple Methods for Preparation of Peroxidase and Active Peroxidase Antibody Conjugates for Enzyme Immunoassays," Anal. Biochem. 136:451-457, 1984).Typical examples of fluorescent labels suitable for use within the present invention include, for example, fluorescein isothiocyanate (FITC), rodamin, Texas red, luciferase, and phycoerythrin (PE). Particularly preferred for use in flow cytometry is FITC, which can be conjugated to the purified antibodies according to the procedure of Keltkamp in "Conjugation of Fluorescein Isothiocyanate to Antibodies I. Experiments on the Conditions of Conjugation," Immunology 18:865- 873, 1970. (See also Keltkamp, "Conjugation of Fluorescein Isothiocyanate to Antibodies. II. A Reproducible Method," Immunology 18:875-8881, 1970; and Goding "Conjugation of Antibodies with Fluorochromes: Modification to the Standard Methods," J. Immunol. Methods 13:215-226, 1970.). For histochemical staining, HRP, which is preferred, can be conjugated to the purified antibodies according to the procedures of Nakane and Kawaoi ("Peroxidase-Labeled Antibody: A New Method of Conjugation," J. Histochem. Cytochem. 22:1084-1091, 1974; see also, Tijssen and Kurstak, "Highly Efficient and Simple Methods for Preparation of Peroxidase and Active Peroxidase Antibody Conjugates for Enzyme Immunoassays," Anal. Biochem. 136:451-457, 1984).
Typische Beispiele für Enzymmarker oder Markierungen schließen alkalische Phosphatase, Meerrettichperoxidase und β-Galactosidase ein. Typische Beispiele für toxische Moleküle schließen ein Ricin, Abrin, Diphterie-Toxin, Choleratoxin, Gelonin, Pokeweed-antivirales Protein, Tritin, Shigella-Toxin und Pseudomonas Exotoxin A. Typische Beispiele von Molekülen, die nicht toxisch sind, aber toxisch werden nach Exposition gegenüber einer zweiten Verbindung, schließen ein Tymidinkinasen, wie HSVTK und VZVTK. Typische Beispiele von Radionukliden schließen ein Cu-64, Ga-67, Ga-68, Zr-89, Ru-97, Tc-99 m, Rh-105, Pd- 109, In-111, I-123, I-125, I-131, Re-186, Re-188, Au-198, Au-199, Pb-203, At-211, Pb-212 und Bi-212.Typical examples of enzyme markers or labels include alkaline phosphatase, horseradish peroxidase, and β-galactosidase. Typical examples of toxic molecules include ricin, abrin, diphtheria toxin, cholera toxin, gelonin, pokeweed antiviral protein, tritin, Shigella toxin, and Pseudomonas exotoxin A. Typical examples of molecules that are nontoxic but become toxic upon exposure to a second compound include thymidine kinases such as HSVTK and VZVTK. Typical examples of radionuclides include Cu-64, Ga-67, Ga-68, Zr-89, Ru-97, Tc-99 m, Rh-105, Pd- 109, In-111, I-123, I-125, I-131, Re-186, Re-188, Au-198, Au-199, Pb-203, At-211, Pb-212 and Bi-212.
Wie für die Fachleute mit Blick auf die hierin vorgesehene Offenbarung offensichtlich, können die oben beschriebenene Nukleinsäuremoleküle, Antikörper, CRF&sub2;-Rezeptorenen, CRF&sub2;- Rezeptorpeptide und CRF&sub2;-Rezeptor-Agonisten und -Antagonisten auch markiert werden mit anderen Molekülen, wie kollodialem Gold, ebenso wie mit einem Mitglied eines Hochaffinitätsbindungspaares (z.B., Avidin-Biotin).As will be apparent to those skilled in the art in view of the disclosure provided herein, the nucleic acid molecules, antibodies, CRF2 receptors, CRF2 receptor peptides, and CRF2 receptor agonists and antagonists described above can also be labeled with other molecules, such as colloidal gold, as well as with a member of a high affinity binding pair (e.g., avidin-biotin).
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindungen sind Sonden und Primer vorgesehen zum Nachweisen von CRF&sub2;- Rezeptoren. In einer Ausführungsform der Erfindung sind Sonden vorgesehen, die in der Lage sind, an CRF&sub2;-Rezeptornukleinsäure oder -RNA zu hybrisieren. Zu Zwecken der vorliegenden Erfindung sind Sonden an CRF&sub2;-Rezeptornukleinsäure "in der Lage zu hybrisieren", wenn sie an die Sequenzen ID. No. 1 oder 3 (oder deren komplementäre Stränge) unter Bedingungen moderater oder hoher Stringenz (siehe Sambrook et al., wie oben) hybridisieren; nicht aber an CRF-Rezeptornukleinsäuren. Bevorzugterweise kann die Sonde verwendet werden, um an geeignete Nukleotidsequenzen in Gegenwart von 50% Formamid, 5x SSPE, 5x Denhardt's, 0,1% SDS und 100 ug/ml Lachssperma-Nukleinsäure bei 42ºC zu hybrisieren, gefolgt von einem ersten Waschen mit 2x SSC bei 42ºC und einem zweiten Waschen mit 0,2x SSC bei 55 bis 60ºC.In another aspect of the present inventions, probes and primers are provided for detecting CRF2 receptors. In one embodiment of the invention, probes are provided that are capable of hybridizing to CRF2 receptor nucleic acid or RNA. For purposes of the present invention, probes are "capable of hybridizing" to CRF2 receptor nucleic acid if they hybridize to sequences ID. No. 1 or 3 (or their complementary strands) under conditions of moderate or high stringency (see Sambrook et al., supra); but not to CRF receptor nucleic acids. Preferably, the probe can be used to hybridize to appropriate nucleotide sequences in the presence of 50% formamide, 5x SSPE, 5x Denhardt's, 0.1% SDS and 100 ug/ml salmon sperm nucleic acid at 42°C, followed by a first wash with 2x SSC at 42°C and a second wash with 0.2x SSC at 55 to 60°C.
Sonden der vorliegenden Erfindung können zusammengesetzt sein entweder aus Desoxyribonukleinsäuren (DNA), Ribonukleinsäuren (RNA), Nukleinsäurenanalogen oder irgendeiner Kombination aus diesen und kann so wenig wie etwa 12 Nukleotide lang, gewöhnlicherweise etwa 14 bis 18 Nukleotide lang und möglicherweise so groß wie die gesamte Sequenz des CRF&sub2;-Rezeptors sein. Auswählen der Sondengröße ist etwas abhängig von der Verwendung der Sonde. Zum Beispiel ist, um die Anwesenheit von verschiedenen polymorphen Formen des CRF-Rezeptors in einem Individuum nachzuweisen, eine Probe bevorzugt, die praktisch die gesamte Länge der CRF&sub2;- Rezeptor-codierenden Sequenz umfaßt. CRF&sub2;-Rezeptor-Sonden können verwendet werden, um Polymorphismen zu identifizieren, die an das CRF&sub2;- Rezeptorgen gebunden sind (siehe, z.B., Weber, Genomics 7:524-530, 1990 und Weber und May, Amer. J. Hum. Gen. 44:388-396, 1989). Solche Polymorphismen können mit Erbkrankheiten, wie Diabetes, verbunden sein.Probes of the present invention can be composed of either deoxyribonucleic acids (DNA), ribonucleic acids (RNA), nucleic acid analogs, or any combination of these, and can be as few as about 12 nucleotides in length, usually about 14 to 18 nucleotides in length, and possibly as long as the entire sequence of the CRF2 receptor. Selecting the probe size is somewhat dependent upon the use of the probe. For example, to detect the presence of various polymorphic forms of the CRF receptor in an individual, a probe that encompasses substantially the entire length of the CRF2 receptor coding sequence is preferred. CRF2 receptor probes can be used to identify polymorphisms linked to the CRF2 receptor gene (see, e.g., Weber, Genomics 7:524-530, 1990 and Weber and May, Amer. J. Hum. Gen. 44:388-396, 1989). Such polymorphisms may be associated with hereditary diseases such as diabetes.
Sonden können konstruiert und markiert werden unter Verwendung von Techniken, die in der Technik gut bekannt sind. Kurze Sonden aus, z.B. 12 oder 14 Basen, können synthetisch erzeugt werden. Längere Sonden mit etwa 75 Basen oder weniger als 1.5 kb werden bevorzugterweise erzeugt durch z.B. PCR-Amplifikation in Gegenwart von markierten Vorläufern, wie ³²P-dCTP, Digoxigenin-dUTP, oder Biotin-dATP. Sonden von mehr als 1,5 kb werden im allgemeinen am leichtesten amplifiziert durch Transifizieren einer Zelle mit einem Plasmid, das die relevante Sonde enthält, Anziehen der transfizierten Zelle in großen Mengen und Reinigen der relevanten Sequenzen aus den transfizierten Zellen (siehe Sambrook et al., oben.)Probes can be constructed and labeled using techniques well known in the art. Short probes of, e.g., 12 or 14 bases can be generated synthetically. Longer probes of about 75 bases or less than 1.5 kb are preferably generated by, e.g., PCR amplification in the presence of labeled precursors such as 32P-dCTP, digoxigenin-dUTP, or biotin-dATP. Probes of greater than 1.5 kb are generally most easily amplified by transfecting a cell with a plasmid containing the relevant probe, growing the transfected cell in bulk, and purifying the relevant sequences from the transfected cells (see Sambrook et al., supra.)
Sonden können markiert werden durch eine Vielzahl von Markern, einschließlich, z.B., radioaktiven Markern, fluoreszierenden Markern, enzymatischen Markern und chromogenen Markern. Die Verwendung von P ist besonders bevorzugt zum Markieren oder Labeln einer speziellen Sonde.Probes can be labeled by a variety of markers including, e.g., radioactive markers, fluorescent markers, enzymatic markers and chromogenic markers. The use of P is particularly preferred for marking or labeling a specific probe.
Sonden der vorliegenden Erfindung können auch verwendet werden, um die Anwesenheit einer CRF&sub2;-Rezeptor-mRNA oder -Nukleinsäure in einer Probe nachzuweisen. Wenn jedoch CRF&sub2;- Rezeptoren nur in einer beschränkten Anzahl vorhanden sind, oder wenn es erwünscht ist, eine ausgewählte mutierte Sequenz nachzuweisen, die in nur einer beschränkten Anzahl vorhanden ist, oder wenn es erwünscht ist, einen CRF&sub2;-Rezeptor aus einem ausgewählten warmblütigen Tier zu klonieren, kann es vorteilhaft sein, die relevante Sequenz zu amplifizieren, so daß sie leichter nachgewiesen oder erhalten werden kann.Probes of the present invention can also be used to detect the presence of a CRF2 receptor mRNA or nucleic acid in a sample. However, if CRF2 receptors are present in only a limited number, or if it is desired to detect a selected mutated sequence that is present in only a limited number, or if it is desired to clone a CRF2 receptor from a selected warm-blooded animal, it may be advantageous to amplify the relevant sequence so that it can be more easily detected or obtained.
Eine Anzahl von Verfahren kann verwendet werden, um eine ausgewählte Sequenz zu amplifizieren, einschließlich, z.B., RNA-Amplifikation (siehe Lizardi et al., Bio/Technology 6:1197-1202, 1988; Kramer et al., Nature 339:401-402, 1989; Lomeli et al., Clinical Chem. 35(9):1826-1831, 1989; U.S. Patent 4, 786,600), und Nukleinsäureamplifikation unter Verwendung von Polymerase-Kettenreaktion ("PCR") (siehe US-Patente 4,683,195, 4,683,202 und 4,800,159) (siehe auch US-Patente 4,876,187 und 5,011,769, die ein alternatives Nachweis-/Amplifikationssystem beschreiben, das die Verwendung von scissilen Verbindungen umfaßt).A number of methods can be used to amplify a selected sequence, including, for example, RNA amplification (see Lizardi et al., Bio/Technology 6:1197-1202, 1988; Kramer et al., Nature 339:401-402, 1989; Lomeli et al., Clinical Chem. 35(9):1826-1831, 1989; U.S. Patent 4,786,600), and nucleic acid amplification using polymerase chain reaction ("PCR") (see U.S. Patents 4,683,195, 4,683,202, and 4,800,159) (see also U.S. Patents 4,876,187 and 5,011,769, which disclose a describe an alternative detection/amplification system involving the use of scissile compounds).
In einer besonders bevorzugten Ausführungform wird PCR-Amplifikation verwendet, um CRF&sub2;-Rezeptornukleinsäure nachzuweisen oder zu erhalten. Kurz gesagt wird, wie detallierter unten beschrieben, eine Nukleinsäureprobe bei 95ºC denaturiert, um einzelsträngige Nukleinsäure zu erzeugen. Spezifische Primer, wie oben diskutiert, werden dann bei 37ºC bis 70ºC anelliert, abhängig vom Anteil an AT/GC in den Primern. Die Sonden werden bei 72ºC mit Taq-Polymerase verlängert, um den Gegenstrang zur Matrize zu erzeugen. Diese Schritte bilden einen Zyklus, der wiederholt werden kann, um die ausgewählte Sequenz zu amplifizieren.In a particularly preferred embodiment, PCR amplification is used to detect or obtain CRF2 receptor nucleic acid. Briefly, as described in more detail below, a nucleic acid sample is denatured at 95°C to generate single-stranded nucleic acid. Specific primers, as discussed above, are then annealed at 37°C to 70°C, depending on the proportion of AT/GC in the primers. The probes are extended at 72°C with Taq polymerase to generate the complementary strand to the template. These steps form a cycle that can be repeated to amplify the selected sequence.
Primer für die Amplifikation einer ausgewählten Sequenz sollten ausgewählt werden aus Sequenzen, die hochspezifisch sind und stabile Duplices mit der Zielsequenz bilden. Die Primer sollten auch nicht-komplementär sein, insbesondere am 3'--Ende sollten sie keine Dimere mit sich selbst und anderen Primem bilden und sie sollten keine Sekundärstrukturen und Duplices mit anderen Regionen von Nukleinsäuren bilden. Allgemein sind Primer mit etwa 18 bis 20 Nukleotiden bevorzugt und können leicht unter Verwendung von in der Technik gut bekannten Techniken synthetisiert werden.Primers for amplification of a selected sequence should be selected from sequences that are highly specific and form stable duplexes with the target sequence. The primers should also be non-complementary, particularly at the 3' end, they should not form dimers with themselves and other primers, and they should not form secondary structures and duplexes with other regions of nucleic acids. In general, primers of about 18 to 20 nucleotides are preferred and can be easily synthesized using techniques well known in the art.
CRF&sub2;-Rezeptoren (oder Teile davon), CRF&sub2;Rezeptor-Agonisten und -Antagonisten, ebenso wie Nukleinsäuresequenzen, die diese Moleküle codieren, können in einer Vielzahl von therapeutischer Anwendungen verwendet werden. Zum Beispiel können CRF&sub2;-Rezeptoren (oder Teile davon, die an ein Substrat, wie CRF, Sauvagin oder Urotensin I binden) verwendet werden, um vaskuläre Titer des Substrats oder hohe ACTH-Titer infolge eines Überschusses des Substrates zu verringern. Somit können CRF&sub2;-Rezeptoren verwendet werden beim Behandeln von Erkrankungen, die mit hohen Titem an Cortisol verbunden sind, z.B. Cushingsche Krankheit, Alkoholismus, Anorexia nervosa und andere verwandte Krankheiten).CRF2 receptors (or parts thereof), CRF2 receptor agonists and antagonists, as well as nucleic acid sequences encoding these molecules, can be used in a variety of therapeutic applications. For example, CRF2 receptors (or parts thereof that bind to a substrate such as CRF, sauvagin or urotensin I) can be used to reduce vascular titers of the substrate or high ACTH titers resulting from excess of the substrate. Thus, CRF2 receptors can be used in treating disorders associated with high levels of cortisol, e.g., Cushing's disease, alcoholism, anorexia nervosa and other related disorders).
In ähnlicher Weise können CRF&sub2;-Rezeptoren oder Teile davon, die an ein Substrat wie oben diskutiert binden, beim Behandeln von Tumoren, die hohe Titer von einem Substrat (z.B., CRF) produzieren, wie Hypophysentumoren, ebenso wie beim Behandeln von Abnormalitäten während der Schwangerschaft verwendet werden, wie Präclempsie, die mit erhöhten CRF- Titern verbunden sind. In ähnlicher Weise können sie verwendet werden, um Hypotonie zu behandeln, die Wirkung von Immunsystemerkrankungen, wie Arthritis, und die Wirkung von Hypopyhsen-Erkrankungen zu modulieren. Zusätzlich können CRF&sub2;Rezeptoren (oder Teile davon) verwendet werden, um eine Vielzahl von Gehirnfunktionen zu modulieren, einschließlich z.B. Kontrolle von Sättigung, Reproduktionswachstum, Angst, Depression, Fieber, Metabolismus.Similarly, CRF₂ receptors or portions thereof that bind to a substrate as discussed above can be used in treating tumors that produce high titers of a substrate (e.g., CRF), such as pituitary tumors, as well as in treating abnormalities during pregnancy, such as preeclampsia, that are associated with elevated CRF titers. Similarly, they can be used to treat hypotension, to modulate the action of immune system disorders, such as arthritis, and to modulate the action of pituitary disorders. In addition, CRF₂ receptors (or portions thereof) to modulate a variety of brain functions, including e.g. control of satiety, reproductive growth, anxiety, depression, fever, metabolism.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung sind virale Vektoren vorgesehen, die verwendet werden können, um Krankheiten zu behandeln, wobei entweder der CRF&sub2;- Rezeptor (oder ein mutierter CRF&sub2;-Rezeptor) überexprimiert ist, oder wo kein CRF&sub2;-Rezeptor exprimiert ist. Kurz gesagt sind in einer Ausführungform der Erfindung virale Vektoren vorgesehen, die die Funktion von Antisense-CRF&sub2;-Rezeptor-RNA steuern, um die Überexpression von CRF&sub2;-Rezeptoren oder die Expression von mutierten CRF&sub2;-Rezeptoren zu unterbinden. In einer anderen Ausführungsform sind virale Vektoren vorgesehen, die die Expression von CRF&sub2;Rezeptoren-cDNA steuern. Virale Vektoren, die zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen, unter anderem, ein, Herpesviren-Vektoren (z.B. US- Patent 5,288 641), Retroviren (z.B., EP 0 415 731; WO 90/07936; WO 91/0285, WO 94/03622; WO 93/25698; WO 93/25234; US-Patent 5,219,740; WO 93/11230; WO 93/10218; Vile und Hart, Cancer Res. 53:3860-3864, 1993, Vile und Hart, Cancer Res. 53: 962-967; 1993 Ram et al.; Cancer Res. 53.83-88, 1993; Takamiya et al. J. Neurosci. Res 33: 493-503, 1992; Baba et al., J. Neurosurg 79. 729-735, 1993), pseudotypisierte Viren, adenovirale Vektoren (z.B. WO 94/26914, WO93/9191; Kolls et al., PNAS 91(1):215-219, 1994; Kass-Eisler et al., PNAS 90 (24):11498-502, 1993; Guzman et al., Circulation 88(6):2838-48, 1993; Guzman et al., Cir.Res. 73(6):1202-1207, 1993; Zabner et al., Cell 75(2):207-216, 1993; Li et al., Hum. Gene Ther. 4 (4):403-409, 1993; Caillaud et al., Eur.J. Neurosci. 5(10:1287-1291, 1993; Vincent et al., Nat. Genet. 5(2):130-134, 1993; Jaffe et al., Nat. Genet. 1(5) :372-378, 1992; und Levrero et al. Gene 101 (2):195-202, 1991), Adenovirusassozüerte virale Vektoren (Flotte et al., PNAS 90(22):10613-10617, 1993), Parvovirus- Vektoren (Koering et al., Hum. Gene Therap. 5:457-463, 1994) Baculovirus-Vektoren und Pockenvirus-Vektoren (Panicali und Paoletti, PNAS 79:4927-4931, 1982; und Ozaki et al., Biochem. Biohys. Res. Comm. 193(2):653-660, 1993). In verschiedenen Ausführungsformen kann entweder der virale Vektor selbst oder ein virales Partikel, das den viralen Vektor enthält, verwendet werden in den Verfahren und Zusammensetzungen, die unten beschrieben werden.In another aspect of the present invention, viral vectors are provided that can be used to treat diseases where either the CRF2 receptor (or a mutant CRF2 receptor) is overexpressed, or where no CRF2 receptor is expressed. Briefly, in one embodiment of the invention, viral vectors are provided that direct the function of antisense CRF2 receptor RNA to prevent overexpression of CRF2 receptors or expression of mutant CRF2 receptors. In another embodiment, viral vectors are provided that direct the expression of CRF2 receptor cDNA. Viral vectors suitable for use in the present invention include, among others, herpes virus vectors (e.g., U.S. Patent 5,288,641), retroviruses (e.g., EP 0 415 731; WO 90/07936; WO 91/0285, WO 94/03622; WO 93/25698; WO 93/25234; U.S. Patent 5,219,740; WO 93/11230; WO 93/10218; Vile and Hart, Cancer Res. 53:3860-3864, 1993, Vile and Hart, Cancer Res. 53:962-967; 1993 Ram et al.; Cancer Res. 53:83-88, 1993; Takamiya et al. J. Neurosci. Res 33: 493-503, 1992; Baba et al., J. Neurosurg 79. 729-735, 1993), pseudotyped viruses, adenoviral vectors (e.g. WO 94/26914, WO93/9191; Kolls et al., PNAS 91(1):215-219, 1994; Kass-Eisler et al., PNAS 90 (24):1149 8-502, 1993; Guzman et al., Circulation 88(6):2838-48, 1993; Guzman et al., Cir. Res. 73(6):1202-1207, 1993; 75(2):207-216, 1993; Li et al., Hum. Gene Ther. 4(4):403-409, 1993; Caillaud et al., Eur.J. Neurosci. 5(10:1287-1291, 1993; Vincent et al., Nat. Genet. 5(2):130-134, 1993; Jaffe et al., Nat. Genet. 1(5):372-378, 1992; and Levrero et al. Gene 101 (2):195-202, 1991), adenovirus-associated viral vectors (Flotte et al., PNAS 90(22):10613-10617, 1993), parvovirus vectors (Koering et al., Hum. Gene Therap. 5:457-463, 1994), baculovirus vectors, and poxvirus vectors (Panicali and Paoletti, PNAS 79:4927-4931, 1982; and Ozaki et al., Biochem. Biohys. Res. Comm. 193(2):653-660, 1993). In various embodiments, either the viral vector itself or a viral particle containing the viral vector can be used in the methods and compositions described below.
In anderen Ausführungsformen der Erfindung können die Vektoren, die Nukleinsäuremoleküle der vorliegenden Erfindung enthalten oder exprimieren, oder die NukeinsäuremoleküleIn other embodiments of the invention, the vectors containing or expressing the nucleic acid molecules of the present invention or the nucleic acid molecules
selbst, verabreicht werden durch eine Vielzahl von alternativen Techniken, einschließlich z.B. direkte Nukleinsäureinjektion (Acsadi et al., Nature 352:815-818, 1991); Liposomen (Pickering et al., Circ. 89(1):13-21, 1994; und Wang et al., PNAS 84:7851-7855, 1987); Lipofektion (Felgner et al., Prod. Natl. Acad. Sci. USA 84:7413-7417, 1989); Mikroprojektilbombardierung (Williams et al., PNAS 88:2726-2730, 1991); Nukleinsäureligand (Wu et al., J. of Biol. Chem. 264:16985-16987, 1989); Verabreichung von Nukleinsäure, die an abgetöteten Adenovirus gekoppelt ist (Michael et al., J. Biol. Chem. 268(10):6866-6869, 1993; und Curiel et al., Hum. Gene Ther. 3(2):147-154, 1992), Retrotransposons, Cytofectin-vermittelte Einführung (DMRIE-DOPE, Vical, Calif.) und Transferrin-Nukleinsäurekomplexe (Zenke).itself, can be administered by a variety of alternative techniques, including, for example, direct nucleic acid injection (Acsadi et al., Nature 352:815-818, 1991); liposomes (Pickering et al., Circ. 89(1):13-21, 1994; and Wang et al., PNAS 84:7851-7855, 1987); lipofection (Felgner et al., Prod. Natl. Acad. Sci. USA 84:7413-7417, 1989); microprojectile bombardment (Williams et al., PNAS 88:2726-2730, 1991); Nucleic acid ligand (Wu et al., J. of Biol. Chem. 264:16985-16987, 1989); administration of nucleic acid coupled to killed adenovirus (Michael et al., J. Biol. Chem. 268(10):6866-6869, 1993; and Curiel et al., Hum. Gene Ther. 3(2):147-154, 1992), retrotransposons, cytofectin-mediated delivery (DMRIE-DOPE, Vical, Calif.), and transferrin-nucleic acid complexes (Zenke).
Wie oben festgehalten, werden Verfahren zum Verbessern von Lernen und Gedächtnis durch Verabreichung einer therapeutisch wirksamen Menge eines CRF&sub2;-Rezeptorantagonisten an den Patienten offenbart. Kurz gesagt, können solche Patienten durch eine klinische Diagnose auf der Grundlage von Symptomen von Dementia oder Lern- und Gedächtnisverlust identifiziert werden. Zum Beispiel sind Patienten mit einer amnesischen Erkrankung in ihrer Fähigkeit, neue Information zu lernen, behindert oder sind nicht in der Lage, sich an kürzlich erlernte Information oder vergangene Ereignisse zu erinnern. Der Gedächtnismangel tritt am offenkundigsten zutage bei Aufgaben, die spontanes Erinnern erfordern und kann auch offensichtlich sein, wenn der Prüfer Reize für die Person vorsieht, an die sie sich zu einem späteren Zeitpunkt erinnern soll. Die Gedächtnisstörung muß hinreichend schwer sein, um eine ausgeprägte Behinderung in der Sozial- und Beschäftigungsfunktion zu verursachen und muß eine wesentliche Abnahme gegenüber einem früheren Funktionsmaß darstellen.As noted above, methods are disclosed for improving learning and memory by administering to the patient a therapeutically effective amount of a CRF2 receptor antagonist. Briefly, such patients can be identified by a clinical diagnosis based on symptoms of dementia or learning and memory loss. For example, patients with an amnesic disorder are impaired in their ability to learn new information or are unable to recall recently learned information or past events. The memory deficit is most evident in tasks requiring spontaneous recall and may also be evident when the examiner provides stimuli for the person to recall at a later time. The memory impairment must be sufficiently severe to cause marked impairment in social and occupational functioning and must represent a substantial decline from a previous measure of functioning.
Dementia ist gekennzeichnet durch mehrfache klinisch signifikante Defekte bei der Wahrnehmung, die eine wesentliche Änderung von einem früheren Funktionsmaß darstellen. Gedächtnisschwäche, die die Unfähigkeit, neues Material zu lernen, oder Vergessen von kürzlich Gelerntem umfaßt, ist erforderlich, um Dementia zu diagnostizieren. Gedächtnis kann formal getestet werden, indem die Person gebeten wird, Information zur Kenntnis zu nehmen, zu behalten, zu erinnern und wieder zu erkennen. Die Diagnose von Dementia erfordert auch wenigstens eine der folgenden Wahrnehmungsstörungen: Aphasie, Apraxie, Agnosie oder eine Störung bei der Ausführungsfunktion. Diese Mängel bei der Sprache, der motorischen Leistung, der Objekterkennung bzw. dem abstraktem Denken müssen in Verbindung mit dem Gedächtnismangel hinreichend schwer sein, um eine Schwäche Beschäftigungs- und Sozialfunktion zu verursachen und müssen eine Verringerung gegenüber einem kürzlich höheren Funktionsmaß darstellen.Dementia is characterized by multiple clinically significant cognitive defects that represent a substantial change from a previous measure of functioning. Memory impairment, which includes the inability to learn new material or forgetting recently learned material, is required to diagnose dementia. Memory can be formally tested by asking the person to attend to, retain, recall, and recognize information. The diagnosis of dementia also requires at least one of the following cognitive impairments: aphasia, apraxia, agnosia, or a disorder of executive function. These deficits in language, motor performance, object recognition, or abstract thinking must be considered in conjunction with the Memory deficits must be sufficiently severe to cause impairment in occupational and social functioning and must represent a reduction from a previously higher level of functioning.
Ein von Klinikern verwendeter Standardtest, um zu bestimmen, ob ein Patient Lern- und Gedächtnisschwäche hat, ist der minimentale Test zum Lernen und Gedächtnis (Folstein et al., J. Psychiatric Res. 12:185, 1975). Dieser Test umfaßt eine Anzahl einfacher Aufgaben und schriftlicher Fragen. Zum Beispiel ist die "gepaarte-assoziierte" Lernfähigkeit beeinträchtigt bei verschiedenen Typen von amnesischen Patienten, einschließlich jener, die unter Kopftrauma, Korsakoffscher Erkrankung oder Schlaganfall leiden (Squire, 1987). Zehn Paare von untereinander beziehungslosen Wörtern (z.B. Armee-Tisch) werden der Person vorgelesen. Man bittet dann die Personen, sich an das zweite Wort zu erinnern, wenn das erste Wort von einem jeden Paar genannt wird. Das Messen der Gedächtnisschwäche ist eine verringerte Anzahl von gepaarten-assoziierten Wörtern, die relativ zu einer entsprechenden Kontrollgruppe erinnert werden. Dies dient als ein Index für Kurzzeit-, Arbeitsgedächtnis der Art, welches sich in den frühen Stadien von dementierenden oder amnesischen Erkrankungen verschlechtert.A standard test used by clinicians to determine whether a patient has learning and memory impairment is the Mini-Mental Test of Learning and Memory (Folstein et al., J. Psychiatric Res. 12:185, 1975). This test includes a number of simple tasks and written questions. For example, "paired-associated" learning ability is impaired in several types of amnesic patients, including those suffering from head trauma, Korsakoff's disease, or stroke (Squire, 1987). Ten pairs of unrelated words (e.g., army table) are read to the subject. Subjects are then asked to recall the second word when the first word of each pair is given. The measure of memory impairment is a reduced number of paired-associated words recalled relative to a matched control group. This serves as an index of short-term, working memory of the kind that deteriorates in the early stages of dementia or amnesic disorders.
Eine Verbesserung des Lernens und des Gedächtnisses bildet entweder (a) einen statistisch signifikanten Unterschied zwischen der Leistung von mit CRF&sub2;-Rezeptor-Antagonisten behandelten Patienten verglichen mit Mitgliedern einer Placebogruppe; oder (b) eine statistisch signifikante Änderung der Leistung in Richtung auf Normalität bei Maßnahmen, die dem Krankheitsmodell angemessen sind, aus. Tiermodelle oder klinische Fälle von Erkrankung weisen Symptome auf, die per definitionem unterscheidbar sind von normalen Kontrollen. Somit wird das Maß für eine wirksame Pharmakotherapie eine signifikante, aber nicht notwendigerweise vollständige Umkehr der Symptome sein. Eine Verbesserung kann sowohl bei Tier- als auch menschlichen Modellen für Gedächtnispathologie erleichtert werden durch klinisch wirksame "kognitionserhöhende" Wirkstoffe, die dazu dienen, die Leistung einer Gedächtnisaufgabe zu verbessern. Zum Beispiel können kognitive Verstärker, die als cholinomimetische Ersatztherapien bei Patienten funktionieren, die unter Dementia und Gedächtnisverlust vom Alzheimer-Typ leiden, wesentlich das Kurzzeit-Arbeitsgedächtnis in solchen Paradigmen, wie die gepaarte-assoziierte Aufgabe, verbessern (Davidson und Stern, 1991). Eine weitere potentielle Anwendung für therapeutische Interventionen gegen Gedächtnisschwäche wird durch altersbedingte Leistungsmängel vorgeschlagen, die wirksam durch die Longitudinalstudie von rezentem Gedächtnis bei alternden Mäusen modelliert sind (Forster und Lal, 1992).Improvement in learning and memory constitutes either (a) a statistically significant difference between the performance of patients treated with CRF2 receptor antagonists compared with members of a placebo group; or (b) a statistically significant change in performance toward normality on measures appropriate to the disease model. Animal models or clinical cases of disease exhibit symptoms that are by definition distinguishable from normal controls. Thus, the measure of effective pharmacotherapy will be a significant, but not necessarily complete, reversal of symptoms. Improvement can be facilitated in both animal and human models of memory pathology by clinically effective "cognition-enhancing" agents designed to improve performance on a memory task. For example, cognitive enhancers acting as cholinomimetic replacement therapies in patients suffering from dementia and Alzheimer-type memory loss can significantly improve short-term working memory in such paradigms as the paired-association task (Davidson and Stern, 1991). Another potential application for therapeutic interventions against memory impairment is suggested by age-related performance deficits that can be effectively addressed by the Longitudinal study of recent memory in aging mice (Forster and Lal, 1992).
Bei Tieren sind mehrere etablierte Modelle zum Lernen und Gedächtnis verfügbar, um die vorteilhaften kognitiven Verstärkungswirkungen und potentielle mit Angst im Zusammenhang stehende Nebeneffekte der Aktivierung von CRF-sensitiven Neuronen zu untersuchen. Zum Beispiel mißt sowohl der Morris-Labyrinth- (Stewart und Morris, in Behavioral Neuscience, R. Saghal, Hrsg. (IRL Press, 1993), S. 107) als auch der Y-Labyrinth- (Brits et al., Brain Res. Bull. 6, 71 (1981)) -Test kognitive Verstärkungswirkungen. Mit der Angst im Zusammenhang stehende Wirkungen können bewertet werden in dem erhöhten Plus-Labyrinth (Pellow et al., J. Neurosci. Meth. 14:149, 1985).In animals, several established models of learning and memory are available to examine the beneficial cognitive enhancement effects and potential anxiety-related side effects of activating CRF-sensitive neurons. For example, both the Morris maze (Stewart and Morris, in Behavioral Neuscience, R. Saghal, ed. (IRL Press, 1993), p. 107) and the Y-maze (Brits et al., Brain Res. Bull. 6, 71 (1981)) tests measure cognitive enhancement effects. Anxiety-related effects can be assessed in the elevated plus maze (Pellow et al., J. Neurosci. Meth. 14:149, 1985).
Kurz gesagt, ist das Morns-Wasserlabyrinth eines der am besten validierten Modelle zum Lernen und Gedächtnis und es ist empfindlich für die kognitiven Verstärkungswirkungen einer Vielzahl von pharmakologischen Mitteln (McNamara und Skelton, Brain Res. Rev. 18:33, 1993). Die im Labyrinth erbrachte Aufgabe ist besonders empfindlich für Manipulationen des Hippocampus im Gehirn, einem Gebiet des Gehirns, das für räumliches Lernen bei Tieren und Gedächtnisverfestigung beim Menschen wichtig ist. Darüber hinaus sagt die Verbesserung der Leistung im Morris-Wasserlabyrinth etwas aus hinsichtlich der klinischen Wirksamkeit einer Verbindung als ein kognitiver Verstärker. Zum Beispiel kehrt die Behandlung mit Cholinesteraseinhibitoren oder selektiven muskarinen cholinergen Agonisten Lerndefekte im Morris-Labyrinth-Tiermodell zum Lernen und Gedächtnis, ebenso wie in klinischen Populationen mit Dementia (McNamara und Skelton, 1993; Davidson und Stern, 1991; McEntee und Crook, 1992; Dawson et al., 1992) um. Zusätzlich modelliert dieses Tierparadigma akkurat das sich erhöhende Maß an Schwäche mit zunehmendem Alter (Levy et al., 1994) und die zunehmende Verletzbarkeit der Gedächtnissstrecke gegenüber Vor-Testverzögerung oder Störung (Stewart und Morris, 1993), was für amnesische Patienten charakteristisch ist.In short, the Morris water maze is one of the best validated models of learning and memory, and it is sensitive to the cognitive enhancement effects of a variety of pharmacological agents (McNamara and Skelton, Brain Res. Rev. 18:33, 1993). The task performed in the maze is particularly sensitive to manipulation of the hippocampus in the brain, an area of the brain important for spatial learning in animals and memory consolidation in humans. Furthermore, improvement in performance in the Morris water maze is predictive of the clinical effectiveness of a compound as a cognitive enhancer. For example, treatment with cholinesterase inhibitors or selective muscarinic cholinergic agonists reverses learning defects in the Morris maze animal model of learning and memory, as well as in clinical populations with dementia (McNamara and Skelton, 1993; Davidson and Stern, 1991; McEntee and Crook, 1992; Dawson et al., 1992). In addition, this animal paradigm accurately models the increasing degree of weakness with age (Levy et al., 1994) and the increasing vulnerability of the memory pathway to pre-test delay or interference (Stewart and Morris, 1993) that characterize amnesic patients.
Der Test ist eine einfache räumliche Lernaufgabe, bei der das Tier in lauwarmes Wasser gesetzt wird, das opak ist infolge des Zusetzens von pulverisierter Milch. Die Tiere lernen die Stelle der Plattform relativ zu visuellen Fingerzeigen, die innerhalb des Labyrinths und dem Testraum angeordnet sind; dieses Lernen wird als Platzlernen bezeichnet. Kurz gesagt, erhalten Gruppen von Tieren 15 Minuten vor dem Training an einem jeden der Tage 1 bis 3 ICV- Injektionen von Kontrollösung oder 0,1, 1, 5 oder 25 ug eines CRF&sub2;-Rezeptor-Antagonisten.The test is a simple spatial learning task in which the animal is placed in lukewarm water that is opaque due to the addition of powdered milk. The animals learn the location of the platform relative to visual cues placed within the maze and the test room; this learning is referred to as place learning. Briefly, groups of animals receive 1 to 3 ICV injections of control solution or 0.1, 1, 5, or 25 μg of a CRF2 receptor antagonist 15 minutes before training on each of the days.
Kontrolltiere erreichen die Plattform nach dreitägigem Training typischerweise innerhalb von 5 bis 10 Sekunden. Das Maß für die gedächtnismodulierenden Wirkungen eines CRF&sub2;- Rezeptor-Antagonisten ist eine Verschiebung dieser Zeitspanne.Control animals typically reach the platform within 5 to 10 seconds after 3 days of training. The measure of the memory-modulating effects of a CRF2 receptor antagonist is a shift in this time period.
Der Y-Labyrinthtest, der auf visueller Diskriminierung basiert, ist ein weiterer Test zum Lernen und Gedächtnis bei Tieren. In diesem Labyrinth enden zwei Arme des Labyrinths in einer durchscheinenden Kunststofftafel, hinter der sich eine elektrische Birne mit 40 Watt befindet. Die Ausgangsbox ist vom dritten Arm durch eine per Hand bediente Falltüre getrennt. Im ersten Versuch erlaubt man allen Tieren, das Labyrinth für fünf Minuten zu untersuchen und Futterkörner sind in einem jeden Arm erhältlich. Am zweiten Tag wird jedes Tier in die Startbox bei geschlossener Türe gegeben. Wenn die Türe geöffnet wird, erlaubt man dem Tier die Arme entlangzulaufen und die Körner, die sich in beiden Armen befinden, zu essen. Am dritten Tag erhalten die Tiere in Gruppen zu dreien sechs Versuche, wobei ein Arm an dem Entscheidungspunkt geschlossen ist, kein diskriminierender Reiz vorhanden ist, und zwei Futterkörner in der offenen Zielbox verfügbar sind. An den Tagen vier bis zehn wird ein Licht am Ende des Arms mit den Futterkörner angeschaltet und es werden zehn Versuche durchgeführt, wiederum in Gruppen zu dreien. Die Zeit, die das Tier benötigt, um die Futterkörner zu erreichen, wird aufgezeichnet.The Y-maze test, based on visual discrimination, is another test of learning and memory in animals. In this maze, two arms of the maze end in a transparent plastic panel behind which is a 40-watt electric bulb. The exit box is separated from the third arm by a manually operated trapdoor. In the first trial, all animals are allowed to explore the maze for five minutes and food grains are available in each arm. On the second day, each animal is placed in the start box with the door closed. When the door is opened, the animal is allowed to walk down the arms and eat the grains contained in both arms. On the third day, the animals are given six trials in groups of three with one arm closed at the decision point, no discriminatory stimulus present, and two food grains available in the open goal box. On days four to ten, a light is switched on at the end of the arm containing the food grains and ten trials are carried out, again in groups of three. The time it takes the animal to reach the food grains is recorded.
Die Wirksamkeit eines CRF&sub2;-Rezeptor-Antagonisten, Lernen und Gedächtnis im Y-Labyrinth zu verbessern, wird wie folgt getestet. 15 Minuten vor einem jeden dieser Versuchstrainingsblöcke an den Tagen 4 bis 10 erhalten die Gruppen von Tieren ICV-Injektionen von Kontrollösungen oder Dosen mit 1, 5 oder 25 ug eines CRF&sub2;-Rezeptor-Antagonisten. Man erwartet, daß Kontrolltiere 50% richtige Entscheidungen treffen. Das Maß für die Wirksamkeit der Behandlung betreffend das Gedächtnis ist eine Erhöhung der richtigen Antworten.The efficacy of a CRF2 receptor antagonist to enhance learning and memory in the Y-maze is tested as follows. Fifteen minutes before each of these experimental training blocks on days 4 through 10, groups of animals receive ICV injections of control solutions or doses containing 1, 5, or 25 µg of a CRF2 receptor antagonist. Control animals are expected to make 50% correct choices. The measure of treatment efficacy on memory is an increase in correct responses.
Der erhöhte Plus-Labyrinthtest mißt anxiogene Antworten in einer Annäherungs- Vermeidungs-Situation, die einen exponierten, erhellten Raum gegenüber einem dunklen, geschlossenen Raum umfaßt. Beide Räume sind erhöht und aufgebaut als zwei Laufstrecken, die sich in Form eines Plus-Zeichens kreuzen. Dieser Typ von Annäherungs-Vermeidungs- Situation ist ein klassischer Text für "Emotionalität" und ist sehr empfindlich für Behandlungen, die Disinhibition und Streß produzieren. Kurz gesagt werden Tiere in die Mitte des Labyrinths gesetzt und man erlaubt ihnen freien Zugang zu allen vier Armen in einer 5- minütigen Testperiode. Die in einem jeden Arm verbrachte Zeit wird aufgezeichnet.The elevated plus maze test measures anxiogenic responses in an approach-avoidance situation involving an exposed, lighted room versus a dark, enclosed room. Both rooms are elevated and set up as two running tracks that intersect in the shape of a plus sign. This type of approach-avoidance situation is a classic text for "emotionality" and is very sensitive to treatments that produce disinhibition and stress. Briefly, animals are placed in the center of the maze and allowed free access to all four arms in a 5-minute test period. The time spent in each arm is recorded.
Beim Menschen kann die Bestimmung der Verbesserung des Lernens und Gedächtnisses gemessen werden durch solche Tests, wie die Wechsler-Gedächnisskala oder eine Paarassoziierte Gedächtnisaufgabe. Die Wechsler-Gedächtnisskala ist ein weitverbreiteter Bleistift- und -Papiertest für kognitive Funktion und Gedächtnisleistung. Bei der normalen Population ergibt der Standardtest ein Mittel von 100 und eine Standardabweichung von 15, so daß milde Amnesie mit einer Verringerung der Wertzahl um 10 bis 15 Punkte nachgewiesen werden kann, oder schwerere Amnesie mit einer Verringerung um 20 bis 30 Punkt usw. (Squire, 1987). Während des klinischen Interviews wird eine Reihe von Tests einschließlich, nicht aber darauf beschränkt, des Minimental-Tests der Wechsler-Gedächtnisskala oder des gepaarten-assoziierten Lernens, angewandt, um symptomatischen Gedächtnisschwund zu diagnostizieren. Die Tests sehen eine allgemeine Empfindlichkeit gegenüber allgemeiner kognitiver Schwäche und spezifischem Verlust von Lern-/Gedächtniskapazität vor (Squire, 1987). Neben der spezifischen Diagnose von Dementia oder amnesischen Erkrankungen identifizieren diese klinischen Instrumente auch altersabhängige kognitive Verringerung, die eine objektive Vernngerung der Geistesfunktion infolge des Alterungsprozesses widerspiegelt, der innerhalb normaler, durch das Alter der Person bedingten Grenzen ist (DSM IV, 1994). Wie oben festgehalten, ist "Verbesserung" beim Lernen und Gedächtnis im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gegeben, wenn statistisch signifikante Unterschiede in Richtung Normalität des gepaarten-assoziierten Tests zwischen z.B. der Leistung von mit CRF&sub2;- Rezeptor-Antagonisten-behandelten Patienten verglichen mit Mitgliedern der Placebo-Gruppe oder zwischen nachfolgenden Tests, die am selben Patienten durchgeführt wurden, bestehen.In humans, the determination of improvement in learning and memory can be measured by such tests as the Wechsler Memory Scale or a paired-associated memory task. The Wechsler Memory Scale is a widely used pencil-and-paper test of cognitive function and memory performance. In the normal population, the standard test yields a mean of 100 and a standard deviation of 15, so that mild amnesia can be detected with a 10 to 15 point reduction in the score, or more severe amnesia with a 20 to 30 point reduction, etc. (Squire, 1987). During the clinical interview, a battery of tests including, but not limited to, the Mini-Mental Test, the Wechsler Memory Scale or paired-associated learning are administered to diagnose symptomatic memory loss. The tests provide general sensitivity to general cognitive impairment and specific loss of learning/memory capacity (Squire, 1987). In addition to specifically diagnosing dementia or amnesic disorders, these clinical instruments also identify age-related cognitive decline, which reflects an objective reduction in mental function due to the aging process that is within normal limits given the age of the person (DSM IV, 1994). As stated above, "improvement" in learning and memory in the context of the present invention is present when there are statistically significant differences toward normality on the paired-associated test between, for example, the performance of CRF2 receptor antagonist- treated patients compared with members of the placebo group or between subsequent tests administered to the same patient.
Es werden Verfahren zum Behandeln von Alzheimersche Krankheit (AD) durch Verabreichung einer therapeutisch wirksamen Menge eines CRF&sub2;-Rezeptor-Antagonisten an einen Patienten offenbart. Kurz gesagt können derartige Patienten identifiziert werden durch klinische Diagnose auf der Basis von Symptomen von Dementia oder Lern- und Gedächtnisverlust, die nicht anderen Ursachen zugewiesen werden können. Zusätzlich werden diese Patienten auch durch Diagnose von Gehirnatrophie identifiziert, wie bestimmt durch bildliche Darstellung mittels magnetischer Resonanz.Methods are disclosed for treating Alzheimer's disease (AD) by administering to a patient a therapeutically effective amount of a CRF2 receptor antagonist. Briefly, such patients can be identified by clinical diagnosis based on symptoms of dementia or learning and memory loss that cannot be attributed to other causes. In addition, these patients are also identified by diagnosis of brain atrophy as determined by magnetic resonance imaging.
Es sind mehrere etablierte Tiermodelle zur Alzheimerschen Krankheit, die auf cholinerge Defekte fokussieren, verfügbar. Die primäre Rolle von cholinergen Defekten in AD ist gut etabliert. Bei AD bestehen signifikante positive Korrelationen zwischen vernngerter Cholin- Acetyltransferase-Aktivität und verringerter CRF-Titern in den frontalen, okzipitalen und temporalen Loben (DeSouza et al., 1986). In ähnlicher Weise gibt es negative Korrelation zwischen verringerter Cholin-Acetyltransferase-Aktivität und einer erhöhten Anzahl von CRF-Rezeptoren in diesen drei Cortices (Id:). Es gibt, bei zwei anderen neurodegenerativen Erkrankungen, eine hochsignifikante Korrelation zwischen CRF und Cholin- Acetyltransferase-Aktivität bei Parkinsonscher Erkrankung, aber nur eine leichte Korrelation bei progressiver supranukleärer Paralyse (Whitehouse et al., 1987).Several established animal models of Alzheimer's disease that focus on cholinergic defects are available. The primary role of cholinergic defects in AD is well established. In AD, there are significant positive correlations between reduced choline acetyltransferase activity and reduced CRF titers in the frontal, occipital, and temporal lobes (DeSouza et al., 1986). Similarly, there is negative correlation between reduced choline acetyltransferase activity and increased numbers of CRF receptors in these three cortices (Id:). There is, in two other neurodegenerative diseases, a highly significant correlation between CRF and choline acetyltransferase activity in Parkinson's disease, but only a slight correlation in progressive supranuclear palsy (Whitehouse et al., 1987).
Bei Ratten belegen anatomische und Verhaltensstudien Wechselwirkungen zwischen CRF und cholinergen Systemen. Zuerst sind in einigen Gehirnstammnuklei CRF und Acetylcholinesterase co-lokalisiert und einige cholinerge Neurone enthalten auch CRF. Zweitens inhibiert CRF Carbachol-induzierte Verhaltensweisen (Carbachol ist ein muskariner cholinerger Rezeptor-Antagonist), was vorschlägt, daß CRF Wirkungen auf cholinerge Systeme hat (Crawley et al., Peptides 6:891, 1985). Behandlung mit einem anderen muskarinen cholinergen Rezeptor-Antagonisten, Atropin, führt zu einer Erhöhung der CRF-Rezeptoren (De Souza und Battaglia, Brain Res. 397:401, 1986). Zusammengenommen zeigen diese Daten, daß CRF und cholinerge Systeme bei Menschen und bei Tieren in ähnlicher Weise zusammenwirken.In rats, anatomical and behavioral studies demonstrate interactions between CRF and cholinergic systems. First, CRF and acetylcholinesterase are co-localized in some brain stem nuclei, and some cholinergic neurons also contain CRF. Second, CRF inhibits carbachol-induced behaviors (carbachol is a muscarinic cholinergic receptor antagonist), suggesting that CRF has effects on cholinergic systems (Crawley et al., Peptides 6:891, 1985). Treatment with another muscarinic cholinergic receptor antagonist, atropine, results in an increase in CRF receptors (De Souza and Battaglia, Brain Res. 397:401, 1986). Taken together, these data demonstrate that CRF and cholinergic systems interact in a similar manner in humans and in animals.
Ein Tiermodell für die Alzheimersche Krankheit, das auf cholinerge Mängel abstellt, wird hergestellt durch die Verabreichung von Scopolamin, einem nicht-selektiven postsynaptischen muskarinen Rezeptor-Antagonisten, der die Stimulierung von postsynaptischen Rezeptoren durch Acetylcholin blockiert. Bei diesen Tieren sind Gedächtnismängel leicht offensichtlich, wie gemessen durch passive Vermeidungstests oder verzögerte-Zuordnung-zu-einer Position-Tests, die motorische oder perzeptuale Mängel von Amnesie oder kognitive Verstärkungswirkungen von experimentellen Behandlungen unterscheiden. So werden Morris- Labyrinth- und Y-Labyrinth-Tests nach Scopolamin-induzierter Amnesie verwendet, um Gedächtnisschwäche und nachfolgende Verstärkung nach Verabreichung eines CRF&sub2;-Rezeptor- Antagonisten zu testen. Beim Morns-Labyrinth ist der Aufbau des Tests im wesentlichen so, wie oben beschrieben, ist aber so modifiziert, daß es eine Behandlung 30 Minuten vor dem Training an einem jeden der Tage eins bis drei mit einer ip-Injektion von Scopolaminhydrobromid (0,3 mg/kg) umfaßt. Diese amnesische Dosis von Scopolamin schwächt den Er werb und die Beibehaltung von Raum- und Vermeidungslernparadigmen bei der Ratte. Die anti-amnesischen Wirkungen von 1, 5 oder 25 ug eines CRF&sub2;-Rezeptor-Antagonisten werden gemessen relativ zu den gleichlaufenden Kontrollgruppen, die Scopolamin erhalten oder nicht erhalten. Die Wirkung des CRF&sub2;-Rezeptor-Antagonisten hinsichtlich Umkehrung von Scopolamin-induzierter Amnesie unter Verwendung des Y-Labyrinths wird vorgenommen in ähnlicher Weise, wie beim oben beschriebenen Y-Labyrinth-Test. Modifikation dieses Tests schließt die Behandlung 30 Minuten vor dem Training an den Tagen 5 bis 10 mit einer ip- Injektion von Scopolamin-Hydrobromid (0,3 mg/kg) ein. Die anti-amnesischen Wirkungen von 1, 5 oder 25 ug eines CRF&sub2;-Rezeptor-Antagonisten, der ICV, zentral oder systemisch, verabreicht wurde, werden gemessen relativ zu parallel laufenden Kontroll- und Scopolaminbehandelten Kontrollgruppen.An animal model of Alzheimer's disease that targets cholinergic deficiencies is produced by administration of scopolamine, a non-selective postsynaptic muscarinic receptor antagonist that blocks stimulation of postsynaptic receptors by acetylcholine. In these animals, memory deficits are readily apparent as measured by passive avoidance tests or delayed-location-mapping tests that distinguish motor or perceptual deficits from amnesia or cognitive enhancement effects from experimental treatments. Thus, Morris maze and Y-maze tests are used after scopolamine-induced amnesia to test memory impairment and subsequent enhancement following administration of a CRF2 receptor antagonist. In the Morns Maze, the design of the test is essentially as described above, but is modified to include treatment 30 minutes before exercise on each of days one through three with an ip injection of scopolamine hydrobromide (0.3 mg/kg). This amnesic dose of scopolamine attenuates the er acquisition and retention of spatial and avoidance learning paradigms in the rat. The anti-amnesic effects of 1, 5, or 25 µg of a CRF₂ receptor antagonist are measured relative to matched control groups receiving or not receiving scopolamine. The effect of the CRF₂ receptor antagonist in reversing scopolamine-induced amnesia using the Y-maze is performed in a manner similar to the Y-maze test described above. Modification of this test includes treatment 30 minutes prior to training on days 5 to 10 with an ip injection of scopolamine hydrobromide (0.3 mg/kg). The anti-amnesic effects of 1, 5, or 25 μg of a CRF2 receptor antagonist administered ICV, centrally or systemically, are measured relative to parallel control and scopolamine-treated control groups.
Es sind auch mehrere Tests, die kognitives Verhalten bei AD messen, konstruiert worden (siehe Gershon et al., Clinical Evaluation of Psychotropic Drugs: Principles and Guidelines, Prien und Robinson (Hrsg.), Raven Press, Ltd., New York, 1994, S. 467). Einer dieser Test, BCRS, mißt Konzentration, rezentes Gedächtnis, vergangenes Gedächtnis, Orientierung und Funktionieren und Selbstschutz. Der BCRS ist so konstruiert, daß er nur kognitive Funktionen mißt. Dieser Test, ebenso wie die Weschler-Gedächtnis-Skala und die Alzheimersche Krankheit-assoziierte Skala können verwendet werden, um Verbesserung nach therapeutischer Behandlung mit einem CRF&sub2;-Rezeptor-Antagonisten zu bestimmen. Wie oben festgehalten ist "Verbesserung" bei Alzheimersche Krankheit im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gegeben, wenn ein statistisch signifikanter Unterschied in Richtung Normalität im Weschler-Gedächtnis-Skalatest besteht zwischen, z.B., der Leistung von mit CRF&sub2;-Rezeptor- Antagonisten behandelten Patienten, verglichen mit Mitgliedern der Placebo-Gruppe oder zwischen nachfolgenden Tests, die am gleichen Patienten durchgeführt wurden. Zusätzlich kann Scopolamin-induzierte Amnesie beim Menschen als ein Modellsystem verwendet werden, um die Wirksamkeit der CRF&sub2;-Rezeptor-Antagonisten zu testen.Several tests that measure cognitive behavior in AD have also been constructed (see Gershon et al., Clinical Evaluation of Psychotropic Drugs: Principles and Guidelines, Prien and Robinson (eds.), Raven Press, Ltd., New York, 1994, p. 467). One of these tests, BCRS, measures concentration, recent memory, past memory, orientation and functioning, and self-protection. The BCRS is designed to measure only cognitive functions. This test, as well as the Weschler Memory Scale and the Alzheimer's Disease Associated Scale, can be used to determine improvement after therapeutic treatment with a CRF2 receptor antagonist. As noted above, "improvement" in Alzheimer's disease in the context of the present invention is present when there is a statistically significant difference toward normality in the Weschler Memory Scale test between, e.g., the performance of patients treated with CRF2 receptor antagonists compared with members of the placebo group or between subsequent tests performed on the same patient. In addition, scopolamine-induced amnesia in humans can be used as a model system to test the efficacy of CRF2 receptor antagonists.
Wie oben festgehalten, werden Verfahren offenbart zum Behandeln von cerebrovaskulären Erkrankungen, wie Schlaganfall, Reperfusionsverletzung und Migräne, durch Verabreichung einer therapeutisch wirksamen Menge eines CRF&sub2;-Rezeptor-Antagonisten an einen Patienten. Ein Patient wird als behandelt betrachtet, wenn die Verabreichung des CRF&sub2;-Rezeptor- Antagonisten zu einer statistisch signifikanten Verbesserung führt, verglichen mit Kontrollen, von einer klinischen oder diagnostischen Indizierung einer cerebrovaskulären Erkrankung (siehe z.B. Harrison's Principles of Internal Medicine, McGraw-Hill Book Co.). Typische Beispiele für Tiermodellsysteme, um die Wirkungen eines CRF&sub2;-Rezeptor-Antagonisten auf cerebrovaskuläre Erkrankung zu testen, schließt fokalen ischämischen Schaden von Injusionen von NMDA-Agonisten (1-Aminocyclobutan-cis-1,3-dicarboxylsäure) ein. Solche exzitotoxischen Verbindungen können in speziellen Gebieten des Gehirns infundiert und die Toxizität gemessen werden durch späteres Färben mit einer Verbindung, wie Tetrazolium. Indizien für neuralen Schutz können gezeigt werden durch die Verringerung des Volumens der Infarzierung der mit einem CRF&sub2;-Rezeptor-Antagonisten behandelten Tiere.As noted above, methods are disclosed for treating cerebrovascular diseases such as stroke, reperfusion injury and migraine by administering to a patient a therapeutically effective amount of a CRF₂ receptor antagonist. A patient is considered to be treated when administration of the CRF₂ receptor antagonists results in a statistically significant improvement, compared with controls, of a clinical or diagnostic indication of cerebrovascular disease (see, e.g., Harrison's Principles of Internal Medicine, McGraw-Hill Book Co.). Typical examples of animal model systems to test the effects of a CRF2 receptor antagonist on cerebrovascular disease include focal ischemic damage from injectables of NMDA (1-aminocyclobutane-cis-1,3-dicarboxylic acid) agonists. Such excitotoxic compounds can be infused into specific areas of the brain and toxicity measured by subsequent staining with a compound such as tetrazolium. Evidence of neural protection can be demonstrated by reduction in the volume of infarction of animals treated with a CRF2 receptor antagonist.
Die Verabreichung von CRF&sub2;-Rezeptor-Antagonisten kann erfolgen auf einer Reihe von Wegen, einschließlich z.B. durch direkte Injektion in eine Verletzungsstelle oder eine Stelle der Erkrankung, über andere intracraniale, intradermale, intraperitoneale, intrathekale, subkutane oder intramuskuläre Wege oder bevorzugtererweise oral oder intravenös.Administration of CRF2 receptor antagonists may be accomplished by a variety of routes, including, for example, by direct injection into a site of injury or disease, by other intracranial, intradermal, intraperitoneal, intrathecal, subcutaneous or intramuscular routes, or more preferably orally or intravenously.
Die folgenden Beispiele werden zu Zwecken der Veranschaulichung und nicht zu Zwecken der Beschränkung angegeben.The following examples are provided for purposes of illustration and not for purposes of limitation.
Männliche Sprague-Dawley-Ratten (Madison, WI) mit einem Gewicht zwischen 175-250 g werden dekapiert und das Gehirn herausgeschnitten. Gesamt-RNA wird dann aus dem Gehirn isoliert unter der Verwendung eines Promega RNAgents Total RNA Kit (Katalog Nr. Z5110, Promega, Wisc.) entsprechend den Anweisungen des Herstellers, gefolgt von der Isolierung einer poly A+-RNA unter Verwendung eines Promega PolyATract kit (Katalog Nr. Z5420). Eine cDNA-Phagengenbank wird dann hergestellt unter Verwendung eines Giga-Pack Gold- Genbank-Konstruktion-Kits entsprechend den Herstellerangaben (Katalog Nr. 237611, Stratagene, La Jolla, Calif.), die wiederum plattiert und gescreent wird, im wesentlichen wie be schrieben von Sambrook et al., (Molecular Cloning) mit Oligonukleotid 5'-CCCGGATGCC TACAGAGAAT GCCTGGAGGA TGGGACCTGG GCCTCAAGGG-3" (Sequenz I.D. No. 5). Diese Oligonukleotid ist komplementär zu Nukleotiden 440-490 der Ratten-CRF&sub2;- Rezeptor-cDNA-Sequenz, die in Fig. 1 gezeigt ist.Male Sprague-Dawley rats (Madison, WI) weighing between 175-250 g are decapitated and the brain is excised. Total RNA is then isolated from the brain using a Promega RNAnts Total RNA Kit (catalog no. Z5110, Promega, Wisc.) according to the manufacturer's instructions, followed by isolation of a poly A+ RNA using a Promega PolyATract kit (catalog no. Z5420). A cDNA phage library is then constructed using a Giga-Pack Gold library construction kit according to the manufacturer's instructions (catalog no. 237611, Stratagene, La Jolla, Calif.), which is again plated and screened essentially as described. described by Sambrook et al., (Molecular Cloning) with oligonucleotide 5'-CCCGGATGCC TACAGAGAAT GCCTGGAGGA TGGGACCTGG GCCTCAAGGG-3" (Sequence ID No. 5). This oligonucleotide is complementary to nucleotides 440-490 of the rat CRF₂ receptor cDNA sequence shown in Fig. 1.
Die Phagengenbank wird erneut gescreent, bis ein einzelnes -reines Phagensiolat erhalten wird. Der Phage wird dann auf dem bakteriellen Wirt XL1-Blue (Stratagene, La Jolla, Calif.) angezogen und Plasmidnukleinsäure mit ExAssist-Helferphage (Stratagene) in SOLR-Zellen herausgeschnitten. Die SOLR-Zellen werden dann ausplattiert, Plasmidnukleinsäure wird isoliert und unter Verwendung des Sanger-Dideoxy-Protokolls sequenziert.The phage library is rescreened until a single pure phage isolate is obtained. The phage is then grown on the bacterial host XL1-Blue (Stratagene, La Jolla, Calif.) and plasmid nucleic acid is excised into SOLR cells using ExAssist helper phage (Stratagene). The SOLR cells are then plated, plasmid nucleic acid is isolated and sequenced using the Sanger dideoxy protocol.
Eine CRF&sub2;-Rezeptor-cDNA-Sequenz von der Ratte, die erhalten werden kann unter Verwendung dieser Verfahrensweise, ist unten in Fig. 2 und in Sequenz I.D. No. 1 angegeben.A rat CRF2 receptor cDNA sequence that can be obtained using this procedure is given below in Figure 2 and in Sequence I.D. No. 1.
CRF&sub2;-Rezeptor-cDNA kann auch isoliert werden aus kommerziell erhältlichen cDNA- Genbanken von Ratten-Hypothalamus. Kurz gesagt werden zwei Millionen Plaques von einer Ratten-Hypothalamus-Phagengenbank (Stratagen, Katalog Nr. 936518) entsprechend den Angaben des Herstellers ausplattiert und mit Oligonukleotid-Sequenz I.D. No. 5 im wesentlichen wie oben beschrieben gescreent.CRF2 receptor cDNA can also be isolated from commercially available rat hypothalamus cDNA libraries. Briefly, two million plaques are plated from a rat hypothalamus phage library (Stratagen, catalog no. 936518) according to the manufacturer's instructions and screened with oligonucleotide sequence ID No. 5 essentially as described above.
Eine cDNA-Sequenz für Ratten CRF&sub2;-Rezeptor, die erhalten werden kann unter Verwendung dieser Verfahrensweise, ist unten in Fig. 1 und in Sequenz I.D. No. 3 angegeben.A cDNA sequence for rat CRF2 receptor that can be obtained using this procedure is given below in Figure 1 and in Sequence I.D. No. 3.
CRF&sub2;-Rezeptor-cDNA kann auch isoliert werden aus kommerziell erhältlichen menschlichen cDNA-Genbanken. Kurz gesagt werden etwa 2 Million Plaques aus einer Phägengenbank von menschlichem Stirnkortex (Stratagene, Katalog Nr. 936212) entsprechend den Angaben des Herstellers ausplattiert und mit Oligonukleotid 5'-GATCAACTAC TCACAGTGTG AGCCCATTTT GGATGACAAG CAGAGGAAGT A-3' (Sequenz I.D. No. 6) wie im wesentlichen oben beschrieben gescreent.CRF2 receptor cDNA can also be isolated from commercially available human cDNA libraries. Briefly, approximately 2 million plaques from a phage library of human frontal cortex (Stratagene, catalog no. 936212) are plated according to the manufacturer's instructions and screened with oligonucleotide 5'-GATCAACTAC TCACAGTGTG AGCCCATTTT GGATGACAAG CAGAGGAAGT A-3' (Sequence I.D. No. 6) as essentially described above.
Eine cDNA-Sequenz von menschlichem CRF&sub2;-Rezeptor, die erhalten werden kann unter Verwendung dieser Verfahrensweise, ist unten in Sequenz I.D. No. 7 angegeben. Kurz gesagt ist die menschliche Sequenz zu 89,1% identisch auf der Nukleotidebene und zu 93% identisch auf der Aminosäureebene zu der oben beschriebenen für CRF2α-Rezeptor von der Ratte (Sequenz I.D. No. 3).A cDNA sequence of human CRF2 receptor that can be obtained using this procedure is given below in Sequence I.D. No. 7. Briefly, the human sequence is 89.1% identical at the nucleotide level and 93% identical at the amino acid level to that described above for rat CRF2α receptor (Sequence I.D. No. 3).
pCDM7-Amp wird zuerst konstruiert von pCDM8 (Seed, Nature 329:840-842, 1987; Seed und Aruffo, Proc. Natl. Acad. Sci. 84:3365-3369, 1987; Thomsen et al., Cell 63:485-493, 1990; Bernot und Auffray, Proc. Natl. Acad. Sci. 88:2550-2554, 1991; Han et al., Nature 349:697-700, 1991) durch Deletion des Adeno-Replikationsursprungs, M13-Replikationsursprungs und sup F-Selektionsmarker. Ein Ampicillin-Resistenzmarker wird hinzugefügt, um Selektion des Plasmids zu erleichtern.pCDM7-Amp is first constructed from pCDM8 (Seed, Nature 329:840-842, 1987; Seed and Aruffo, Proc. Natl. Acad. Sci. 84:3365-3369, 1987; Thomsen et al., Cell 63:485-493, 1990; Bernot and Auffray, Proc. Natl. Acad. Sci. 88:2550-2554, 1991; Han et al., Nature 349:697-700, 1991) by deletion of the adeno replication origin, M13 replication origin, and sup F selection marker. An ampicillin resistance marker is added to facilitate selection of the plasmid.
Ein CRF&sub2;-Rezeptorklon in seiner ganzen Länge in pBluescriptSK- wird aus dem oben beschriebenen Phagenklon isoliert und mit EcoRV und XhoI geschnitten, was zum Freisetzen des Inserts führt. Das Insert wird dann isoliert und in pCDM7-Amp ligiert, das in ähnlicher Weise geschnitten worden war. Das resultierende Produkt wird verwendet, um E. coli DH5α zu transformieren, aus dem größere Mengen an Plasmidnukleinsäure isoliert werden können.A full-length CRF2 receptor clone in pBluescriptSK- is isolated from the phage clone described above and cut with EcoRV and XhoI, resulting in release of the insert. The insert is then isolated and ligated into pCDM7-Amp, which has been cut in a similar manner. The resulting product is used to transform E. coli DH5α, from which larger amounts of plasmid nucleic acid can be isolated.
COS-7 (ATCC Nr. CRL 1651)-Zellen werden dann transfisziert mit pCDM7-Amp, das CRF&sub2;- Rezeptor-cDNA enthält (10 ug Nukleinsäure/10 cm Platte mit Zellen), unter Verwendung von 400 ug/ml DEAE-Dextran und 100 uM Chloroquin. Die Zellen werden für vier Stunden transfiziert, dann mit 10% DMSO für zwei Minuten geschockt. Die Zellen werden dann gewaschen und in DMEM, das 10% fötales Rinderserum enthält, für zwei Tage in einer Platte mit 24 Näpfen angezogen.COS-7 (ATCC No. CRL 1651) cells are then transfected with pCDM7-Amp containing CRF2 receptor cDNA (10 µg nucleic acid/10 cm plate of cells) using 400 µg/ml DEAE-dextran and 100 µM chloroquine. Cells are transfected for four hours, then shocked with 10% DMSO for two minutes. Cells are then washed and grown in DMEM containing 10% fetal bovine serum for two days in a 24-well plate.
¹²&sup5;I-Tyr-&sup0;-ovin-CRF (¹²&sup5;I-oCRF; spezifische Aktivität 2200 Ci/mMol) wird erhalten von Du Pont-New England Nuclear (Boston, MA). Nicht markierter RattenlMenschen-CRF wird gekauft von Peninsula Laboratories (Belmont, CA). Alle anderen Standardreagenzien wurden von Sigma Chemical Co. (St. Louis, MO) gekauft.125I-Tyr-0-ovine-CRF (125I-oCRF; specific activity 2200 Ci/mmol) is obtained from Du Pont-New England Nuclear (Boston, MA). Unlabeled rat/human CRF is purchased from Peninsula Laboratories (Belmont, CA). All other standard reagents were purchased from Sigma Chemical Co. (St. Louis, MO).
Transfizierte Zellen, die CRF&sub2;-Rezeptoren exprimieren, werden geerntet, einmal in PBS (pH 7,0 bei 22ºC) gewaschen, durch Zentrifugation pelletiert und bei -70ºC bis zur Verwendung gelagert. Am Tag des Tests werden gefrorene Pellets in 5 ml eiskaltem Puffer resuspendiert, der 50 mM Tris, 10 mM MgCl&sub2;, 2 mM EGTA pH 7,0 bei 22ºC enthält, und homogenisiert unter Verwendung eines Polytrons (PT3000, Brinkmann Instruments, Westbury, N.Y.) bei 27 000 Upm für 20 Sekunden. Das Homogenat wird zentrifugiert bei 48 000 · g für 10 Minuten bei 4ºC, der Überstand wird verworfen und das Pellet wird erneut homogenisiert im gleichen Volumen von Puffer und wieder zentrifugiert bei 48 000 · g für 10 Minuten bei 4ºC. Das resultierende Pellet, das Membranen enthält, wird im obigen Puffer resuspendiert, um eine Endproteinkonzentration von 300 mg/ml zur Verwendung in dem unten beschriebenen Test zu ergeben. Proteinbestimmungen wurden vorgenommen entsprechend dem Verfahren von Lowry et al. (J. Biol. Chem. 193:265-275, 1951) unter Verwendung von Rinderserumalbumin (BSA) als Standard.Transfected cells expressing CRF2 receptors are harvested, washed once in PBS (pH 7.0 at 22°C), pelleted by centrifugation, and stored at -70°C until use. On the day of assay, frozen pellets are resuspended in 5 ml of ice-cold buffer containing 50 mM Tris, 10 mM MgCl2, 2 mM EGTA pH 7.0 at 22°C and homogenized using a Polytron (PT3000, Brinkmann Instruments, Westbury, N.Y.) at 27,000 rpm for 20 seconds. The homogenate is centrifuged at 48,000 x g for 10 minutes at 4ºC, the supernatant is discarded and the pellet is rehomogenized in the same volume of buffer and centrifuged again at 48,000 x g for 10 minutes at 4ºC. The resulting pellet containing membranes is resuspended in the above buffer to give a final protein concentration of 300 mg/ml for use in the assay described below. Protein determinations were made according to the procedure of Lowry et al. (J. Biol. Chem. 193:265-275, 1951) using bovine serum albumin (BSA) as a standard.
100 Mikroliter der Membransuspension werden hinzugegeben zu 1,5 ml (Polypropylenmikrofugenröhrchen), die 100 ul (100-200 pM) ¹²&sup5;I-oCRF in Inkubationspuffer (50 mM Tris, 10 mM MgCl&sub2;, 2 mM EGTA, 1,5% BSA, 0,15 mM Bacitracin und 1,5% Aprotinin) enthalten und 100 ul des Inkubationspuffers. Kompetierende Peptide (z.B., r/hCRF, Sauvagin, Urotensin I, Urotensin II, Rinder-CRF (b-CRF) und deamidierter Rinder-CRF (b-CRF-OH)) werden auch hinzugesetzt. Die Inkubationen werden ausgeführt bei Raumtemperatur (22ºC) für 2 Stunden und beendet durch Zentrifugieren in einer Mikrofuge für S Minuten bei 12 000 · g. Das resultierende Pellet wird vorsichtig mit 1,0 ml eiskalter phosphatgepufferter Saline, pH 7,2 enthaltend 0,01% Triton X-100, gewaschen und erneut zentrifugiert für 5 Minuten bei 12 000 · g. Die Mikrofugenröhrchen werden gerade oberhalb des Pellets abgeschnitten, in 12 · 75 mm Polystyrolröhrchen gegeben und auf Radioaktivität in einem Packard Cobra II- Gammazähler bei einer Effizienz von etwa 80% überwacht. Das nicht spezifische Binden von ¹²&sup5;I-oCRF gegenüber Membranhomogenaten wird definiert in Gegenwart von 1 mM unmarkiertem CRF.100 microliters of the membrane suspension are added to 1.5 ml (polypropylene microfuge tubes) containing 100 μl (100-200 pM) 125I-oCRF in incubation buffer (50 mM Tris, 10 mM MgCl2, 2 mM EGTA, 1.5% BSA, 0.15 mM bacitracin and 1.5% aprotinin) and 100 μl of the incubation buffer. Competing peptides (e.g., r/hCRF, sauvagin, urotensin I, urotensin II, bovine CRF (b-CRF) and deamidated bovine CRF (b-CRF-OH)) are also added. Incubations are carried out at room temperature (22ºC) for 2 hours and terminated by centrifugation in a microfuge for 5 minutes at 12,000 x g. The resulting pellet is gently washed with 1.0 ml of ice-cold phosphate buffered saline, pH 7.2, containing 0.01% Triton X-100 and recentrifuged for 5 minutes at 12,000 x g. The microfuge tubes are cut just above the pellet, placed in 12 x 75 mm polystyrene tubes and monitored for radioactivity in a Packard Cobra II gamma counter at an efficiency of approximately 80%. Nonspecific binding of 125I-oCRF to membrane homogenates is defined in the presence of 1 mM unlabeled CRF.
Für Sättigungsstudien werden 100 ul ¹²&sup5;I-oCRF (50 pM - 10 nM Endkonzentration), 100 ul Testpuffer (mit oder ohne 1 uM r/hCRF Endkonzentration, um nicht-spezifisches Binden zu definieren) und 100 ul Membransuspension (wie oben beschrieben) in der Reihenfolge zu 1,5 ml Polypropylenmikrofugenröhrchen gegeben. Alle Reaktionen werden für 2 Stunden bei 22ºC durchgeführt und durch Zentrifugation für 5 Minuten bei 12 000 · g beendet. Aliquots des Überstands werden gesammelt, um die Menge an ungebundenem Radioliganden zu bestimmen. Der restliche Überstand wird abgesaugt. Die Pellets werden vorsichtig mit eiskalter PBS plus 0,01% Triton X-100 gewaschen, erneut zentrifugiert und auf gebundene Radioaktivität überwacht. Daten aus Sättigungskurven werden analysiert unter Verwendung des nichtlinearen, kleinsten Quadratkurvenanpassungsprogramms LIGAND (Munson und Rodbard, Anal. Biochem 107:220-229, 1980). Nicht-spezifisches Binden ist nicht willkürlich durch die Untersucher definiert, sondern wird als eine unabhängige Variable aus dem ganzen Datensatz abgeschätzt.For saturation studies, 100 μl of 125I-oCRF (50 pM - 10 nM final concentration), 100 μl of assay buffer (with or without 1 μM r/hCRF final concentration to define non-specific binding) and 100 μl of membrane suspension (as described above) are added in order to 1.5 mL polypropylene microfuge tubes. All reactions are run for 2 hours at 22ºC and terminated by centrifugation for 5 minutes at 12,000 x g. Aliquots of the supernatant are collected to determine the amount of unbound radioligand. The remaining supernatant is aspirated. The pellets are gently washed with ice-cold PBS plus 0.01% Triton X-100, recentrifuged and monitored for bound radioactivity. Data from saturation curves are analyzed using the nonlinear least squares curve fitting program LIGAND (Munson and Rodbard, Anal. Biochem 107:220-229, 1980). Nonspecific binding is not arbitrarily defined by the investigators but is estimated as an independent variable from the entire data set.
Für Kompetitionsstudien werden 100 ul ¹²&sup5;I-oCRF (Endkonzentration 200-300 pM) zusammen mit 100 ul Puffer (in Gegenwart von 1 pM bis 10 mM kompetitierender Ligand) und 100 ul Membransuspension, wie oben hergestellt, inkubiert. Man erlaubt der Reaktion, für 2 Stunden bei 22ºC voranzuschreiten und beendete sie durch Zentrifugation, wie oben beschrieben. Die Daten aus Kompetitionskurven wurden auch durch das Programm LIGAND analysiert. Für jede Kompetitionskurve werden Abschätzungen für die Affinität des radio markierten Liganden für den CRF-Rezeptor (¹²&sup5;I-oCRF oder ¹²&sup5;I-r/hCRF) in unabhängigen Sättigungsexperimenten erhalten. Diese Abschätzungen werden während der Analyse der apparenten Inhibitionskonstanten (Ki) für die verschiedenen verwandten nicht und nichtverwandten Peptide eingeengt.For competition studies, 100 μl of 125I-oCRF (final concentration 200-300 pM) is incubated together with 100 μl of buffer (in the presence of 1 pM to 10 mM competing ligand) and 100 μl of membrane suspension prepared as above. The reaction is allowed to proceed for 2 hours at 22ºC and terminated by centrifugation as described above. Data from competition curves were also analyzed by the LIGAND program. For each competition curve, estimates for the affinity of the radio labeled ligands for the CRF receptor (125I-oCRF or 125Ir/hCRF) in independent saturation experiments. These estimates are constrained during the analysis of the apparent inhibition constants (Ki) for the various related and unrelated peptides.
Routinemäßig werden die Daten analysiert unter Verwendung eines Ein- oder Zweistellenmodells durch Vergleich der "Güte der Anpassung" zwischen den Modellen, um akkurat den Ki zu bestimmen. Statistische Analysen, die durch LIGAND vorgesehen sind, erlaubten die Bestimmung, ob ein Einzelstellen- oder Mehrfachstellenmodell verwendet werden sollte. Für CRF-verwandte Peptide passen alle Daten zu einem Einzelstellenmodell, was nahelegt, daß die transfizierten Zellen eine einzelne homogene Population von Bindungsstellen mit hoher Affinität und dem geeigneten pharmakologischen Profil des CRF-Rezeptors enthielten.Routinely, data are analyzed using a one- or two-site model by comparing the "goodness of fit" between the models to accurately determine the Ki. Statistical analyses provided by LIGAND allowed the determination of whether a single-site or multiple-site model should be used. For CRF-related peptides, all data fit a single-site model, suggesting that the transfected cells contained a single homogeneous population of high-affinity binding sites with the appropriate pharmacological profile of the CRF receptor.
Die Wirkung von CRF und verwandten Peptiden auf Adenylatcyclase-Aktivität in transfizierten Zellen kann im wesentlichen wie folgt bestimmt werden. Für das Testen auf Agonisten werden Verbindungen zu Näpfen mit Puffer alleine zugesetzt, um Verbindungen mit intrinsischer Aktivität zu identifizieren. Zum Testen auf Antagonisten werden Verbindungen in die Näpfe zusammen mit 1-100 nM CRF gegeben, um das Adenylatcyclase-System zu stimulieren. Verbindungen werden dann auf ihre Fähigkeit hin bewertet, CRD-stimulierte cAMP- Produktion in den transfizierten Zellen zu inhibieren. Kurz gesagt werden Zellen ausplattiert und in DMEM, das 10% fötales Rinderserum enthält, für 2 bis 4 Tage in Platten mit 24 Näpfen bei 37ºC angezogen. Am Tag des Tests wird das Medium durch Vakuumabsaugung entfernt und 100 ul DMEM, 10 mM MgCl&sub2;, 1 mM Isobutylmethylxanthin (ein Phosphodiesterase-Inhibitor, um Abbau von produziertem cAMP zu inhibieren) und 0,1% BSA (pH 7,2) zu einem jeden Napfhinzugesetzt. CRF, verwandte Peptide und organische Testmoleküle werden zu einzelnen Näpfen hinzugesetzt. Die Platten werden bei 37ºC für die Dauer von 1 Stunde inkubiert. Nach Inkubation werden die Näpfe abgesaugt, einmal mit PBS ausgespült und erneut abgesaugt. 300 ul 95% Ethanol und 20 mM HCl (EtOH/HCl) werden dann zu jedem Napfhinzugesetzt und die Platten bei -20ºC über Nacht inkubiert, um das produzierte cAMP zu extrahieren. Das EtOH/HCl wird entfernt, in 1,5 ml Polypropylen-Eppendorf Röhrchen gegeben und die Näpfe mit zusätzlich 200 ul EtOH/HCl gewaschen und mit der ursprünglichen Probe vereint. Alle Proben wurden in einem Speed-Vac (Savant Instruments, Farmingdale NY) getrocknet und entweder bei -20ºC bis zur Verwendung gelagert oder mit 500 ul Natriumacetatpuffer pH 7,5 rekonstituiert und sofort auf cAMP-Konzentration unter Verwendung eines Radioimmungssay-Kits von Biomedical Technologies Inc. (Stoughton MA) entsprechend den Anweisungen des Hersteller getestet.The effect of CRF and related peptides on adenylate cyclase activity in transfected cells can be determined essentially as follows. For agonist testing, compounds are added to wells of buffer alone to identify compounds with intrinsic activity. For antagonist testing, compounds are added to the wells along with 1-100 nM CRF to stimulate the adenylate cyclase system. Compounds are then evaluated for their ability to inhibit CRD-stimulated cAMP production in the transfected cells. Briefly, cells are plated and grown in DMEM containing 10% fetal bovine serum for 2 to 4 days in 24-well plates at 37°C. On the day of the assay, the medium is removed by vacuum aspiration and 100 µl of DMEM, 10 mM MgCl2, 1 mM isobutylmethylxanthine (a phosphodiesterase inhibitor to inhibit degradation of cAMP produced) and 0.1% BSA (pH 7.2) are added to each well. CRF, related peptides and organic test molecules are added to individual wells. Plates are incubated at 37ºC for 1 hour. After incubation, wells are aspirated, rinsed once with PBS and aspirated again. 300 µl of 95% ethanol and 20 mM HCl (EtOH/HCl) are then added to each well and plates are incubated at -20ºC overnight to extract the cAMP produced. The EtOH/HCl is removed, in 1.5 ml polypropylene Eppendorf tubes and the wells were washed with an additional 200 μl of EtOH/HCl and combined with the original sample. All samples were dried in a Speed-Vac (Savant Instruments, Farmingdale NY) and either stored at -20ºC until use or reconstituted with 500 μl of sodium acetate buffer pH 7.5 and immediately assayed for cAMP concentration using a radioimmunoassay kit from Biomedical Technologies Inc. (Stoughton MA) according to the manufacturer's instructions.
Fig. 3 stellt cAMP-Akkumulation in mit dem CRF&sub1;-Rezeptor transfizierten und mit ovinem CRF (oCRF), Ratte/Menschen-CRF (r/hCRF), Sauvagin oder Urotensin I stimulierten Zellen dar. Kurz gesagt zeigt dieses Diagramm eine Dosis-abhängige Erhöhung an cAMP in Anwort auf diese Verbindungen. All diese Verbindungen zeigen ähnliche Potenzen. In Fig. 4 ist der CRF2α-Rezeptor von Ratte in Zellen transfiziert worden und cAMP-Akkumulierung wird gemessen in Antwort auf dieselben Wirkstoffe, wie in Fig. 3 gezeigt. Wie in Fig. 4 gezeigt, sind Sauvagin und Urotensin I beim Stimulieren von cAMP potenter als entweder oCRF oder r/hCRF. Zusammen zeigen diese Ergebnisse ein deutlich verschiedenes pharmakologisches Profil zwischen CRF&sub1;- und CRF&sub2;-Rezeptoren.Figure 3 depicts cAMP accumulation in cells transfected with the CRF1 receptor and stimulated with ovine CRF (oCRF), rat/human CRF (r/hCRF), sauvagine, or urotensin I. Briefly, this graph shows a dose-dependent increase in cAMP in response to these compounds. All of these compounds show similar potencies. In Figure 4, the rat CRF2α receptor has been transfected into cells and cAMP accumulation is measured in response to the same drugs as shown in Figure 3. As shown in Figure 4, sauvagine and urotensin I are more potent in stimulating cAMP than either oCRF or r/hCRF. Together, these results demonstrate a distinctly different pharmacological profile between CRF1 and CRF2 receptors.
Fig. 5 und 6 stellen die Wirkung von den Antagonisten α-helikalem oRCF(9-41) (siehe Rivier et al., Science224: 889-891, 1984) und d-Phe r/hCRF(12-41) in CRF&sub1;- bzw. CRF2α- transfizierten Zellen nach Sauvagin-stimulierter cAMP-Produktion dar (siehe Rivier et al., J. Med. Chem. 36:2851-2859, 1993).Figures 5 and 6 depict the effect of the antagonists α-helical oRCF(9-41) (see Rivier et al., Science224:889-891, 1984) and d-Phe r/hCRF(12-41) in CRF1- and CRF2α-transfected cells, respectively, after sauvagin-stimulated cAMP production (see Rivier et al., J. Med. Chem. 36:2851-2859, 1993).
Die obigen Ergebnisse sind formuliert worden in Tabelle I unten, wobei die wirksame Konzentration für halbmaximale Adenylatcyclasestimulation (EC&sub5;&sub0;) angegeben sind. TABLE I The above results have been summarized in Table I below, with the effective concentration for half-maximal adenylate cyclase stimulation (EC50) indicated. TABLE I
Um die anatomische Verteilung der zwei CRF&sub2;-Rezeptorformen zu bestimmen, wurden mRNA-Expressionsmuster in isolierter RNA (RNase-Schutz-Tests) und Ganzgewebeschnitten (in situ-Hyberisierung) von Rattengehirn und peripheren Geweben, im wesentlichen wie unten beschrieben, analysiert.To determine the anatomical distribution of the two CRF2 receptor forms, mRNA expression patterns were analyzed in isolated RNA (RNase protection assays) and whole tissue sections (in situ hyperization) of rat brain and peripheral tissues, essentially as described below.
Eine 366-Basenribosonde, die eine 258-Basen-antisense-Sequenz enthält, die spezifisch für den CRF2α-Rezeptor von Ratten ist, und eine 278-Basenribosonde, die 181-Basen-antisense- Sequenz enthält, die spezifisch für die CRF2β-Rezeptor-mRNA ist, wurden erzeugt durch T3- RNA-Polymerase in 40 mM Tris-HCl (pH 7,5), 6 mM MgCl, 2 mM Spermidin, 10 mM NaCl, 10 mM DTT, 1 U/ul RNasin (Promega), jeweils 0,5 mM ATP, CTP, TTP und 3 uM ³²P-UTP (DuPont, 800 Ci/mMol), 0,1 ug/ul Matritzen-DNA, 1 U/ul T3-RNA-Polymerase in einem Gesamtvolumen von 10 ul bei 37ºC für 30 Minuten. Eine 712-Basenribosonde, die 632 Basen antisense-Sequenz enthält, die spezifisch für Ratten-β-Aktin mRNA ist, wurde unter denselben Bedingungen hergestellt mit der Ausnahme, daß T7-RNA-Polymerase verwendet wurde. Die Sondensynthesemischungen wurden dann mit DNase I bei einer Konzentration von 1U/ul bei 37ºC für 10 Minuten behandelt und dann auf einem denaturierenden 5% Acrylamidgel elektrophoresiert. Die ³²P-markierten RNA-Sonden mit den erwarteten Größen wurden aus dem Gel mit einem RNA-Reinigungskit, RNaidkitt (Bio-101, La Jolla, CA) wiedergewonnen. RNA-Hybridisierung, RNase-Verdau und Trennen der geschützten RNAs wurde vorgenommen, wie von Sawbrook et al., oben beschrieben. In Tests auf CRF&sub2;-Rezeptor-mRNAs wurden 40 ug Gesamt-RNA in jeder Probe verwendet. In Tests auf β-Aktin-mRNA wurde für jede Probe 1 ug Gesamt-RNA verwendet.A 366-base riboprobe containing a 258-base antisense sequence specific for the rat CRF2α receptor and a 278-base riboprobe containing a 181-base antisense sequence specific for the CRF2β receptor mRNA were generated by T3 RNA polymerase in 40 mM Tris-HCl (pH 7.5), 6 mM MgCl, 2 mM spermidine, 10 mM NaCl, 10 mM DTT, 1 U/ul RNasin (Promega), 0.5 mM each of ATP, CTP, TTP and 3 µM 32P-UTP (DuPont, 800 Ci/mmol), 0.1 µg/ul template DNA, 1 U/ul T3 RNA polymerase in a total volume of 10 µl at 37°C for 30 minutes. A 712-base riboprobe containing 632 bases of antisense sequence specific for rat β-actin mRNA was prepared under the same conditions except that T7 RNA polymerase was used. The probe synthesis mixtures were then treated with DNase I at a concentration of 1 U/ul at 37°C for 10 minutes and then electrophoresed on a denaturing 5% acrylamide gel. The 32P-labeled RNA probes with the expected sizes were recovered from the gel using an RNA purification kit, RNaidkitt (Bio-101, La Jolla, CA). RNA hybridization, RNase digestion, and separation of the protected RNAs was performed as described by Sawbrook et al., above. In assays for CRF2 receptor mRNAs, 40 μg of total RNA was used in each sample. In assays for β-actin mRNA, 1 μg of total RNA was used for each sample.
Männliche Sprague-Dawley-Ratten wurden durch Dekapieren getötet und die Gehirne entfernt und in flüssigem Isopentan (-42ºC) gefroren. Nachfolgend wurden die Gewebe geschnitten (15 um) auf einem bei -20ºC gehaltenen Kryostaten und durch tauen aufgebracht auf Polylysin-beschichtete Mikroskopobjektträger. Die Schnitte wurden vor Gewebefixierung bei -80ºC gelagert.Male Sprague-Dawley rats were killed by decapitation and the brains were removed and frozen in liquid isopentane (-42ºC). Subsequently, tissues were sectioned (15 µm) on a cryostat maintained at -20ºC and thawed onto polylysine-coated microscope slides. Sections were stored at -80ºC prior to tissue fixation.
Die Schnitte wurden aus dem Lager bei -80ºC entfernt und direkt auf 4% gepuffertes Paraformaldehyd bei Raumtemperatur gegeben. Nach 60 Minuten wurden die Objektträger in isotonischer Phosphat-gepufferter Saline abgewaschen (10 Minuten) und mit Proteinase K (1 ug/ml) in 100 mM Tris/HCl, pH 8,0) für 10 Minuten bei 37ºC behandelt. Nachfolgend wurden die Schnitte sukzessivem Waschen in Wasser (1 Minute), 0,1 M Triethanolamin (pH 8,0, plus 0,25% Essigsäureanhydrid) für 10 Minuten und 2X SSC (0,3 mM NaCl, 0,03 mM Natriumcitrat, pH 7,2) für 5 Minuten unterzogen. Die Schnitte wurden dann dehydratisiert durch abgestufte Alkohole und luftgetrocknet.Sections were removed from storage at -80ºC and placed directly on 4% buffered paraformaldehyde at room temperature. After 60 minutes, slides were washed in isotonic phosphate buffered saline (10 minutes) and treated with proteinase K (1 ug/ml in 100 mM Tris/HCl, pH 8.0) for 10 minutes at 37ºC. Subsequently, sections were subjected to successive washing in water (1 minute), 0.1 M triethanolamine (pH 8.0, plus 0.25% acetic anhydride) for 10 minutes, and 2X SSC (0.3 mM NaCl, 0.03 mM sodium citrate, pH 7.2) for 5 minutes. Sections were then dehydrated through graded alcohols and air dried.
RNA-Sonden (wie oben beschrieben) wurden synthetisiert unter Verwendung von Maxiscript RNA-Transkriptions-Kits (Ambion, Austin, TX). Nachfixierte Schnitte wurden hybridisiert mit 1,0X10&sup6; dpm von [³&sup5;S]UTP-markierten Ribosonden in Hybridisierungspuffer, der 75% Formamid, 10% Dextransulphat, 3X SSC, 50 mM Natriumphosphatpuffer (pH 7,4), IX Denhardt's Lösung, 0,1 mg/ml Hefe-tRNA und 10 mM Dithiothreitol in einem Gesamtvolumen von 25 ul enthält. Die verdünnte Sonde wurde auf Schnitte auf einem Deckglas aufgetragen, das mit Gummizement am Ort versiegelt wurde. Die Schnitte wurden über Nacht bei 55ºC in einer feuchten Umgebung hybridisiert.RNA probes (as described above) were synthesized using Maxiscript RNA transcription kits (Ambion, Austin, TX). Post-fixed sections were hybridized with 1.0X10⁶ dpm of [³⁵S]UTP-labeled riboprobes in hybridization buffer containing 75% Formamide, 10% dextran sulphate, 3X SSC, 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.4), IX Denhardt's solution, 0.1 mg/ml yeast tRNA and 10 mM dithiothreitol in a total volume of 25 µl. The diluted probe was applied to sections on a coverslip which was sealed in place with rubber cement. The sections were hybridized overnight at 55ºC in a humid environment.
Nach Hybridisierung wurde der Gummizement entfernt und die Schnitte wurden in 2X SSC für 5 Minuten gewaschen und dann mit RNase A (200 ug/ml in 10 mM Tris/HCl, pH 8,0, enthaltend 0,5 M NaCl) für 60 Minuten bei 37ºC behandelt. Nachfolgend wurden die Schnitte gewaschen in 2X SSC für 5 Minuten, 1X SSC für 5 Minuten, 0,5X SSC für 60 Minuten bei Hybridisierungstemperatur, 0,5X SSC für 60 Minuten bei Raumtemperatur für 5 Minuten und dann in abgestuften Alkoholen dehydratisiert und luftgetrocknet. Für Signaldetektion wurden die Schnitte auf Kodak XAR-5 Röntgenfilm plaziert und für 7 Tage bei Raumtemperatur exponiert.After hybridization, the rubber cement was removed and the sections were washed in 2X SSC for 5 minutes and then treated with RNase A (200 ug/ml in 10 mM Tris/HCl, pH 8.0, containing 0.5 M NaCl) for 60 minutes at 37ºC. Subsequently, the sections were washed in 2X SSC for 5 minutes, 1X SSC for 5 minutes, 0.5X SSC for 60 minutes at hybridization temperature, 0.5X SSC for 60 minutes at room temperature for 5 minutes and then dehydrated in graded alcohols and air dried. For signal detection, the sections were placed on Kodak XAR-5 X-ray film and exposed for 7 days at room temperature.
Wie in Fig. 7 gezeigt, weisen auf der Basis von RNase-Schutz-Tests CRF2α- und CRF2ß- Rezeptor-mRNAs deutlich verschiedene Gewebeverteilungen auf. Insbesondere wird CRF2α in erster Linie im Gehirn gefunden, insbesondere im Hypothalamus, lateralen Septum und olfaktorischen Bulbus, wohingegen die CRF2ß-mRNA in erster Linie, aber nicht darauf beschränkt, im Herzen und der Skelettmuskulatur gefunden wird. Dies ist im starken Gegensatz zu der früher offenbarten Verteilung des CRF&sub1;-Rezeptors (Potter et al., PNAS 91:8777-8781, 1994).As shown in Figure 7, based on RNase protection assays, CRF2α and CRF2ß receptor mRNAs exhibit markedly different tissue distributions. In particular, CRF2α is found primarily in the brain, particularly in the hypothalamus, lateral septum and olfactory bulb, whereas CRF2ß mRNA is found primarily, but not limited to, the heart and skeletal muscle. This is in stark contrast to the previously revealed distribution of the CRF1 receptor (Potter et al., PNAS 91:8777-8781, 1994).
Ergebnisse von in situ Hybridisierungstest sind in Fig. 8 gezeigt. Fig. 8A, B, C und 8A', B', C' zeigen koronale Schnitte von Rattengehirn, die mit antisense-CRF2α bzw. -CRF2β-Sonden sondiert wurden. Es gibt eine klare Expression von CRF2α im lateralen Septum (A), wohingegen CRF2β im choroiden Plexus (A') exponiert wird. Fig. 8B bzw. 8C zeigen CRF2α- Expression im paraventrikulären Nukleus und im ventromedialen hypothalamischen Nukleus. CRF2β wird in keinem dieser Gebiete nachgewiesen (Fig. 8B' und 8C'). CRF2α wird auch in den supraoptischen Nuklei (Fig. 8B) nachgewiesen, wohingegen CRF2β in den benachbarten Arteriolen exprimiert wird (Fig. 8B'). Man hat auch gefunden, daß CRF2α auf vielen der Arteriolen im Gehirn exprimiert wird, die CRF2β, wenngleich auf einem geringeren Niveau, ex primieren (nicht gezeigt). Im Herzen war CRF2β die exprimierte Hauptform und man fand sie in vorherrschender Weise auf Arteriolen (nicht gezeigt).Results of in situ hybridization assays are shown in Fig. 8. Fig. 8A, B, C and 8A', B', C' show coronal sections of rat brain probed with antisense CRF2α and -CRF2β probes, respectively. There is clear expression of CRF2α in the lateral septum (A), whereas CRF2β is exposed in the choroid plexus (A'). Fig. 8B and 8C show CRF2α expression in the paraventricular nucleus and the ventromedial hypothalamic nucleus, respectively. CRF2β is not detected in any of these areas (Fig. 8B' and 8C'). CRF2α is also detected in the supraoptic nuclei (Fig. 8B), whereas CRF2β is not exposed in the choroid plexus (A'). in the neighboring arterioles (Fig. 8B'). CRF2α has also been found to be expressed on many of the arterioles in the brain that express CRF2β, albeit at a lower level. (not shown). In the heart, CRF2β was the major form expressed and was found predominantly on arterioles (not shown).
1. Tiere: Männliche Sprague-Dawley-Ratten (200-220 g) wurden für Kartierungsstudien verwendet. Vor dem Töten wurden die Tiere in einem 12-stündigen Licht/Dunkelzyklus, versehen mit Futter und Wasser ad libitum, gehalten.1. Animals: Male Sprague-Dawley rats (200-220 g) were used for mapping studies. Prior to sacrifice, animals were maintained in a 12-hour light/dark cycle, provided with food and water ad libitum.
2. Ribosondenkonstruktion: CRF&sub2;-cRNA-Ribosonde wurde hergestellt aus einem 460 bp cDNA-Fragment des in pBluescriptSK+ (Stratagene, La Jolla) subklonierten CRF&sub2;- Rezeptors und linearisiert mit XbaI. Die CRF&sub1;-Sonde wurde synthetisiert aus einem 460 bp 5'-Fragment von CRF&sub1;-cDNA in pBluescriptSK+, linearisiert mit Xba I. Beide CRF&sub1;- und CRF&sub2;-Ribosonden waren gerichtet gegen die 5'-Region ihrer entsprechenden Rezeptoren, wobei die Sequenz bis zu der dritten mutmaßlichen Transmembranregion abgedeckt wurde (Fig. 9). Die ungefähre Nukleotidhomologie zwischen den zwei Sonden beträgt 65% in dieser Region. Es ist wichtig, daß in vorläufigen Experimenten cRNA- Sonden, die gegen die 3'-Region des CRF&sub2;-Rezeptors gerichtet sind, offensichtlich sowohl CRF&sub1;- als auch CRF&sub2;-Rezeptor-mRNAs markierten, wohingegen die zwei mRNA- Spezies klar durch 5'-spezifische Sonden unter ähnlichen Hybridisierungsbedingungen getrennt werden konnten. Somit scheint es notwendig zu sein, 5'-Sonden für Subtypenspezifisches Markieren zu verwenden. Für beide Sonden wurde die Spezifität bestätigt durch Abwesenheit von Signal in mit sense-Sonden markierten Schnitten und Schnitten, die mit RNase vor der Hybridisierung mit antisense-(cRNA)-Sonde vorbehandelt wurden. CRF-cRNA-antisense-Sonden wurden aus einem 779 bp-Fragment von CRF-cDNA synthetisiert, die in einen pGEM3Z-Vektor kloniert war (eine Gefälligkeit von Dr. Robert Thompson, University of Michigan). Ribosonden wurden hergestellt unter Verwendung von entweder T3- oder T7-Transkriptionssystemen in einer Standardmarkierungsreaktionsmischung, die bestand aus: 1 ug linearisiertem Plasmid, 5X Transkriptionspuffer, 125 uCl ³&sup5;S-UTP oder ³³P-UTP, 150 uM NTP's, 12,5 mM Dithiothreitol, 20U RNAse- Inhibitor und 6U der geeigneten Polymerase. Die Reaktion wurde bei 37ºC für 90 Minu ten inkubiert und die markierte Sonde von freien Nukleotiden über Sephadex G-50 Spin- Säulen entfernt.2. Riboprobe construction: CRF₂ cRNA riboprobe was prepared from a 460 bp cDNA fragment of the CRF₂ receptor subcloned into pBluescriptSK+ (Stratagene, La Jolla) and linearized with XbaI. The CRF₁ probe was synthesized from a 460 bp 5' fragment of CRF₁ cDNA in pBluescriptSK+ linearized with XbaI. Both CRF₁ and CRF₂ riboprobes were directed against the 5' region of their respective receptors, covering the sequence up to the third putative transmembrane region (Fig. 9). The approximate nucleotide homology between the two probes is 65% in this region. Importantly, in preliminary experiments, cRNA probes directed against the 3' region of the CRF2 receptor apparently labeled both CRF1 and CRF2 receptor mRNAs, whereas the two mRNA species could be clearly separated by 5'-specific probes under similar hybridization conditions. Thus, it appears necessary to use 5' probes for subtype-specific labeling. For both probes, specificity was confirmed by absence of signal in sections labeled with sense probes and sections pretreated with RNase prior to hybridization with antisense (cRNA) probe. CRF cRNA antisense probes were synthesized from a 779 bp fragment of CRF cDNA cloned into a pGEM3Z vector (a courtesy of Dr. Robert Thompson, University of Michigan). Riboprobes were prepared using either T3 or T7 transcription systems in a standard labeling reaction mixture consisting of: 1 µg linearized plasmid, 5X transcription buffer, 125 µCl 35S-UTP or 33P-UTP, 150 µM NTP's, 12.5 mM dithiothreitol, 20U RNAse inhibitor and 6U of the appropriate polymerase. The reaction was carried out at 37°C for 90 min. ten and the labeled probe was removed from free nucleotides via Sephadex G-50 spin columns.
3. In situ-Hybridisierungs-Histochemie: Seziertes Gewebe wurde in Isopentan eingefroren, das auf -42ºC gekühlt war, und nachfolgend bei -80ºC vor dem Schneiden auf einem Kryostaten gelagert. Auf Objektträger befestigte Gewebeschnitte wurden dann bei -80ºC gelagert. Die Schnitte wurden aus der Lagerung entfernt und direkt in 4% gepuffertes Formaldehyd bei Raumtemperatur gegeben. Nach 60 Minuten werden die Objektträger in isotonischer Phosphat-gepufferter Saline (10 Minuten) abgewaschen und mit Proteinase K (1 ug/ml in 100 mM Tris/HCl, pH 8,0) für 10 Minuten bei 37ºC behandelt. Nachfolgend wurden die Schnitte gewaschen in Wasser (1 Minute), 0,1 M Triethanolamin (pH 8,0, plus 0,25% Essigsäureanhydrid) für 10 Minuten und 2X SSC (0,3 mM NaCl, 0,03 mM Natriumcitrat, pH 7,2) für 5 Minuten unterzogen. Die Schnitte wurden dann dehydratisiert durch abgestufte Alkohole und luftgetrocknet. Nachfixierte Schnitte wurden mit 1,0 · 10&sup6; dpm [³&sup5;S]UTP-markierte Ribosonden in Hybridisierungspuffer hybridisiert, der 75% Formamid, 10% Dextransulphat, 3X SSC, 50 mM Natriumphosphatpuffer (pH 7,4), 1X Denhardt's Lösung, 0,1 mg/ml Hefe-tRNA und 10 mM Dithiothreitol in einem Gesamtvolumen von 30 ul enthielt. Die verdünnte Sonde wurde auf Schnitte auf einem Glasdeckglas aufgetragen und über Nacht bei 55ºC in einer feuchten Umgebung hybridisiert. Nach Hybridisierung wurden die Schnitte in 2X SSC für 5 Minuten gewaschen und dann mit RNase A (200 ug/ml in 10 mM Tris/HCl, pH 8,0, enthaltend 0,5 M NaCl) für 60 Minuten bei 37ºC behandelt. Nachfolgend wurden die Schnitte gewaschen in 2X SSC für 5 Minuten, 1X SSC für 5 Minuten, O,1X SSC für 60 Minuten bei 70ºC, 0,5 · SSC bei Raumtemperatur für 5 Minuten und dann in abgestuften Alkoholen dehydratisiert und luftgetrocknet. Für Signaldetektion wurden die Schnitte auf Kodak Bio Max Röntgenfilm plaziert und für die erforderliche Zeitspanne exponiert oder in photographische Emulsion (Amersham LM-1) für Hochauflösungsanalyse eingetaucht. Autoradiogramme wurden analysiert unter Verwendung von automatisierter Bildanalyse (DAGE-Kamera/Mac II/IMAGE- Programm). Kurz gesagt, wurden interessierende anatomische Regionen interaktiv ausgewählt und mittlere optische Dichtemessungen bestimmt von wenigstens 3 koronalen Schnitten. Hintergrundsignal wurde bestimmt von einer Fläche des Schnittes, in der keine Markierung nachweisbar war. Eingetauchte Schnitte wurden unter einem Zeiss Axioskop untersucht.3. In situ hybridization histochemistry: Dissected tissue was frozen in isopentane chilled to -42ºC and subsequently stored at -80ºC prior to sectioning on a cryostat. Tissue sections mounted on slides were then stored at -80ºC. Sections were removed from storage and placed directly in 4% buffered formaldehyde at room temperature. After 60 minutes, slides were washed in isotonic phosphate buffered saline (10 minutes) and treated with proteinase K (1 µg/ml in 100 mM Tris/HCl, pH 8.0) for 10 minutes at 37ºC. Subsequently, sections were washed in water (1 minute), 0.1 M triethanolamine (pH 8.0, plus 0.25% acetic anhydride) for 10 minutes, and 2X SSC (0.3 mM NaCl, 0.03 mM sodium citrate, pH 7.2) for 5 minutes. Sections were then dehydrated through graded alcohols and air dried. Post-fixed sections were incubated with 1.0 x 10⁶ dpm [35S]UTP-labeled riboprobes were hybridized in hybridization buffer containing 75% formamide, 10% dextran sulphate, 3X SSC, 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.4), 1X Denhardt's solution, 0.1 mg/ml yeast tRNA and 10 mM dithiothreitol in a total volume of 30 µl. The diluted probe was applied to sections on a glass coverslip and hybridized overnight at 55ºC in a humid environment. After hybridization, sections were washed in 2X SSC for 5 minutes and then treated with RNase A (200 µg/ml in 10 mM Tris/HCl, pH 8.0, containing 0.5 M NaCl) for 60 minutes at 37ºC. Subsequently, sections were washed in 2X SSC for 5 minutes, 1X SSC for 5 minutes, 0.1X SSC for 60 minutes at 70ºC, 0.5 X SSC at room temperature for 5 minutes, and then dehydrated in graded alcohols and air dried. For signal detection, sections were placed on Kodak Bio Max X-ray film and exposed for the required period of time or immersed in photographic emulsion (Amersham LM-1) for high resolution analysis. Autoradiograms were analyzed using automated image analysis (DAGE camera/Mac II/IMAGE program). Briefly, anatomical regions of interest were interactively selected and mean optical density measurements determined from at least 3 coronal sections. Background signal was determined from an area of the section in which no label was detectable. Immersed sections were examined under a Zeiss Axioscope.
1. CRF&sub2;-Sonden-Selektion: Wie in Fig. 1 veranschaulicht, wurde die CRF&sub2;-cRNA-Sonde, die in den vorliegenden Studien verwendet wurde, synthetisiert von einem 460 bp 5'- Fragment von CRF&sub2;-cDNA. Vorläufige in situ-Hybridisierungsstudien unter Verwendung von cRNA-Sonden, die den 3'-Anteil des Rezeptors enthalten (der eine hohe Homologie zum CRF&sub1;-Rezeptor trägt) lieferte eine anatomische Verteilung, die inkonsistent war mit der unter Verwendung von 5'-spezifischen Ribosonden erhaltenen. Das Markierungsmuster war jedoch konsistent sowohl mit CRF&sub1;- als auch CRF&sub2;-Rezeptor-mRNA-Verteilung. Die hohe Sequenzhomologie zwischen CRF&sub1;- und CRF&sub2;-Rezeptoren macht somit die Notwendigkeit erforderlich, 5'-enthaltende Ribosonden für spezifische Hybridisierung von CRF&sub2;- oder CRF&sub1;-Rezeptor-Subtypen-mRNA zu verwenden.1. CRF2 probe selection: As illustrated in Figure 1, the CRF2 cRNA probe used in the present studies was synthesized from a 460 bp 5' fragment of CRF2 cDNA. Preliminary in situ hybridization studies using cRNA probes containing the 3' portion of the receptor (which bears high homology to the CRF1 receptor) yielded an anatomical distribution that was inconsistent with that obtained using 5'-specific riboprobes. However, the labeling pattern was consistent with both CRF1 and CRF2 receptor mRNA distribution. The high sequence homology between CRF₁ and CRF₂ receptors thus necessitates the need to use 5'-containing riboprobes for specific hybridization of CRF₂ or CRF₁ receptor subtype mRNA.
2. Anatomische Verteilung: Die vergleichende anatomische Verteilung von CRF&sub2;- und CRF&sub1;-mRNA wurde bestimmt in benachbarten koronalen Gehirnschnitten. Tabelle II unten faßt die semi-quantitative Analyse der Daten zusammen.2. Anatomical distribution: The comparative anatomical distribution of CRF2 and CRF1 mRNA was determined in adjacent coronal brain sections. Table II below summarizes the semi-quantitative analysis of the data.
Wie im horizontalen Schnitt veranschaulicht (Fig. 10), unterscheidet sich die Verteilung von CRF&sub2;-Rezeptor-mRNA deutlich von der von CRF&sub1; und weist ein bestimmtes sub-kortikales Muster auf. Während CRF&sub1;-mRNA-Expression in einem Bereich von telencephalen Strukturen hoch war, wies CRF&sub2;-Rezeptor-Expression ein mehr anatomisch spezifisches Muster auf, einschließlich der lateralen septalen Region (LS), des Bettnukleus der Stria terminalis (BNST), des amygdaloiden Gebietes und des olfaktorischen Bulbus (Fig. 11, Tabelle 1). Der Unterschied in den Expressionsmustern zwischen CRF-Rezeptor-Untertypen war besonders offensichtlich in der Septalregion: CRF&sub2;-mRNA-Expression war sehr hoch in den lateralen septalen Nuklei, aber sehr gering im medialen Septum, dem septalen Nukleus, wo CRF&sub1;- mRNA-Fülle am offensichtlichsten war (Fig. 11B). Die Verteilung von CRF&sub2;-RezeptormRNA innerhalb der LS war, jedoch, heterogen. Sehr hohe Expression war offensichtlich in sowohl dem Zwischennuklus als auch den ventralen Subnuklei mit nur einer gelegentlich markierten, in der dorsalen Subdivision offensichtlichen Zelle (Fig. 12). Sowohl in der Zwischen- als auch der ventralen Region der LS wies das Maß an CRF&sub2;-Rezeptorexpression einen offensichtlichen rostro-kausalen Gradienten auf, wobei ein geringerer Prozentsatz an markierten Zellen im kaudalen Aspekt beider Gebiete nachgewiesen wird. Bei diesem Titer waren auch einige verstreute CRF&sub2;-exprimierende Zellen offensichtlich in sowohl den vertikalen als auch horizontalen Extremitäten des diagonalen Bandes. Wiederum im Gegensatz zu den höheren Titern an CRF&sub1;-mRNA, die in diesen Regionen gefunden wurden (Fig. 11). Differenzielle Muster an CRF-Subtypen-Expression waren auch offensichtlich innerhalb des olfaktorischen Bulbus (Fig. 11A). Hier war die CRF&sub1;-Rezeptor-Expression besonders hoch in der inneren Granualzell- und Mitralzellschicht mit geringeren Titern, die in der externen Granulaschicht und im Ependym nachweisbar waren. Die meisten Zellen, die CRF&sub2;-Rezeptoren exprimierten, wurden jedoch im Ventrikel innerhalb des ependymalen Gebietes und der inneren Granulazellschicht (Fig. 11A) gefunden. Sowohl CRF&sub1;- als auch CRF&sub2;-Rezeptoren wurden auch in dem akzessorischen olfaktorischen Nukleus gefunden.As illustrated in the horizontal section (Fig. 10), the distribution of CRF2 receptor mRNA differs markedly from that of CRF1 and exhibits a distinct sub-cortical pattern. While CRF1 mRNA expression was high in a range of telencephalic structures, CRF2 receptor expression exhibited a more anatomically specific pattern, including the lateral septal region (LS), bed nucleus of the stria terminalis (BNST), amygdaloid area, and olfactory bulb (Fig. 11, Table 1). The difference in expression patterns between CRF receptor subtypes was particularly evident in the septal region: CRF2 mRNA expression was very high in the lateral septal nuclei, but very low in the medial septum, the septal nucleus, where CRF1 mRNA abundance was most evident (Fig. 11B). The distribution of CRF2 receptor mRNA within the LS was, however, heterogeneous. Very high expression was evident in both the intermediate nucleus and the ventral subnuclei with only an occasional labeled cell evident in the dorsal subdivision (Fig. 12). In both the intermediate and ventral regions of the LS, the level of CRF2 receptor expression showed an obvious rostrocausal gradient, with a lower percentage of labeled cells detected in the caudal aspect of both areas. At this titer, some scattered CRF₂-expressing cells were also evident in both the vertical and also horizontal extremities of the diagonal band. Again, in contrast to the higher titers of CRF₁ mRNA found in these regions (Fig. 11). Differential patterns of CRF subtype expression were also evident within the olfactory bulb (Fig. 11A). Here, CRF₁ receptor expression was particularly high in the inner granular cell and mitral cell layer with lower titers detectable in the external granular layer and ependyma. However, most cells expressing CRF₂ receptors were found in the ventricle within the ependymal area and inner granular cell layer (Fig. 11A). Both CRF₁ and CRF₂ receptors were also found in the accessory olfactory nucleus.
Sowohl CRF&sub2;- als auch CRF&sub1;-Rezeptor-mRNA-Expression war offensichtlich in den BNST, insbesondere im medialen Aspekt und dem Amygdale-Gebiet. Innerhalb des BNST schien die CRF&sub2;-Rezeptor-Expression in den Lateralregionen geringer, wo die größte Fülle an CRFexprimierenden Zellen gefunden wurde (Fig. 13A und B). CRF&sub2;-Rezeptor-Expression wurde in sowohl medialen als auch lateralen Einheiten des BNST gefunden (Fig. 13C). Innerhalb der Amygdale waren die höchsten Titer an CRF&sub2;-Rezeptorexpression in den cortikalen und medialen Amygdale-Nuklei evident, mit geringerer Expression im basolateralen Nukleus (Fig. 11C). In komplementärer Weise war die CRF&sub1;-Rezeptor-Expression sehr hoch in dem basolateralen Gebiet, aber gering in der cortikalen Amygdale (Fig. 14). Sowohl CRF&sub1;- als auch CRF&sub2;-Rezeptor-mRNA-Expression war nicht bemerkbar im zentralen Nukleus. Innerhalb der hippocampalen Formation waren CRF&sub2;-Rezeptoren im allgemeinen in geringen bis mäßigen Titern in Pyramidalzellen von CA-Unterfeldern und Granulazellen des dentaten Gyrus exprimiert. Es waren verteilte Zellen mit hohen Titern an CRF&sub2;-Expression in nicht-Granulazellschichten im ventralen dentaten Gyrus offensichtlich (Fig. 15). Die CRF&sub1;- Rezeptor-Expression war am ausgeprägtesten in der Pyramidalzellschicht von CA3/4 mit gemäßigten Titern offensichtlich in CA&sub1;. An CRF&sub1;-Rezeptor-Expression fehlte es augenscheinlich im dorsalen dentaten Gyrus (Fig. 15). Interessanterweise waren hohe Titer an CRF&sub1;- Expression im ventralen Hippocampus offensichtlich, verglichen mit dem dorsalen Aspekt (Fig. 11C und D). Man fand Zellen, die sowohl CRF&sub1; als auch CRF&sub2; exprimierten, überall im entorhinalen Cortex.Both CRF2 and CRF1 receptor mRNA expression was evident in the BNST, particularly in the medial aspect and the amygdale area. Within the BNST, CRF2 receptor expression appeared lower in the lateral regions, where the greatest abundance of CRF-expressing cells was found (Fig. 13A and B). CRF2 receptor expression was found in both medial and lateral units of the BNST (Fig. 13C). Within the amygdale, the highest titers of CRF2 receptor expression were evident in the cortical and medial amygdale nuclei, with lower expression in the basolateral nucleus (Fig. 11C). Complementarily, CRF1 receptor expression was very high in the basolateral area but low in the cortical amygdala (Fig. 14). Both CRF1 and CRF2 receptor mRNA expression was not evident in the central nucleus. Within the hippocampal formation, CRF2 receptors were generally expressed at low to moderate titers in pyramidal cells of CA subfields and granule cells of the dentate gyrus. Scattered cells with high titers of CRF2 expression were evident in non-granule cell layers in the ventral dentate gyrus (Fig. 15). CRF1 receptor expression was most pronounced in the pyramidal cell layer of CA3/4 with moderate titers evident in CA1. CRF1 receptor expression was apparently absent in the dorsal dentate gyrus (Fig. 15). Interestingly, high titers of CRF1 expression were evident in the ventral hippocampus compared with the dorsal aspect (Fig. 11C and D). Cells expressing both CRF1 and CRF2 were found throughout the entorhinal cortex.
Die Verteilung von CRF&sub2;-Rezeptortranskripten in diencephalen Strukturen war hauptsächlich beschränkt auf den Hypothalamus, wo markierte Zellen in präoptischen, vorderen und tuberalen Regionen offensichtlich waren. Das Maß an CRF&sub2;-mRNA-Expression, die in den ven tromedialen hypothalamischen Nuklei (VMH) gefunden wurde, war unter den am höchsten im Gehirn gefundenen (Fig. 16). Sowohl dorsale als auch ventrale Aspekte von VMH zeigten hohe Titer an CRF&sub2;-mRNA relativ zu anderen Gehirnregionen, obgleich CRF&sub2;-mRNA- Expression am augenscheinlichsten war im dorsomedialem Bezirk. Auf dieser Ebene war jedoch die CRF&sub1;-Rezeptor-Expression vorherrschend im dorsomedialen hypothalamischen Nukleus (DMH) lokalisiert mit nur einer beschränkten Anzahl von markierten Zellen im VMH. Im vorderen Hypothalamus war CRF&sub2;-mRNA lokalisiert in hochexprimierenden Zellen im supraoptischen Nukleus (SO) und medialen Gebieten des paraventrikulären Nukleus (PVN) (Fig. 17, Fig. 18). Innerhalb des PVN schien CRF&sub2;-mRNA in medialen parvozellulären Zellen exprimiert zu sein, teilweise zusammenfallend mit CRF-mRNA-Expression ( Fig. 10A). Dies eröffnet die interessante Möglichkeit, daß CRF&sub2;-Rezeptoren in diesem Nukleus als Autorezeptoren in ausgewählten Zellen wirken können. Sowohl im SO als auch im PVN war die Zahl an Zellen, die CRF&sub1;-mRNA exprimierten, extrem gering (Fig. 17, Fig. 18). Zellen, die CRF&sub2;-mRNA exprimierten, waren auch offensichtlich in den vorderen und lateralen hypothalamischen Gebieten, dem suprachiasmatischen Nukleus und dem medialen präoptischen Gebiet (MPA).The distribution of CRF2 receptor transcripts in diencephalic structures was mainly restricted to the hypothalamus, where labelled cells were evident in preoptic, anterior and tuberal regions. The level of CRF2 mRNA expression expressed in the venous The CRF2 receptor expression found in the dorsomedial hypothalamic nuclei (VMH) was among the highest found in the brain (Fig. 16). Both dorsal and ventral aspects of the VMH showed high titers of CRF2 mRNA relative to other brain regions, although CRF2 mRNA expression was most evident in the dorsomedial area. At this level, however, CRF1 receptor expression was predominantly localized in the dorsomedial hypothalamic nucleus (DMH), with only a limited number of labeled cells in the VMH. In the anterior hypothalamus, CRF2 mRNA was localized to highly expressing cells in the supraoptic nucleus (SO) and medial areas of the paraventricular nucleus (PVN) (Fig. 17, Fig. 18). Within the PVN, CRF2 mRNA appeared to be expressed in medial parvocellular cells, partially coincident with CRF mRNA expression (Fig. 10A). This raises the interesting possibility that CRF2 receptors in this nucleus may act as autoreceptors in selected cells. In both the SO and the PVN, the number of cells expressing CRF1 mRNA was extremely low (Fig. 17, Fig. 18). Cells expressing CRF2 mRNA were also evident in the anterior and lateral hypothalamic areas, the suprachiasmatic nucleus, and the medial preoptic area (MPA).
Im Mittelhirn waren CRF&sub2;-exprimierende Zellen offensichtlich innerhalb Nuklei, die biochemisch als Serotonin-enthaltende Nuklei charakterisiert sind. Stark hybridisierende Zellen waren angeordnet entlang der Mittellinie im dorsalen Raphen-Nukleus (DR), dem caudalen linearen Nukleus und in den seitlichen Aspekten des Zentralgraus (Fig. 19). Ventraler war CRF&sub2;-Rezeptorexpression auch in der medialen Raphe (MR) und dem interpedunukläeren Nukleus (IPN) nachweisbar, insbesondere innerhalb des rostralen Subnukleus (Fig. 19). Mit der Ausnahme von IPN waren CRF&sub1;-Rezeptor-mRNA-Titer in all diesen Gebieten im allgemeinen niedrig. Auf dieser Ebene waren CRF&sub2;-exprimierende Zellen auch offensichtlich in Clustern in den lateralen und dorsalen Regionen des inneren Colliculus. Höhere Titer an CRF&sub1;-mRNA-Expression waren jedoch auch vorhanden im unteren Colliculus. Höhere Titer an CRF&sub1;-mRNA wurden auch in den visuell-rezeptiven Feldern des oberen Colliculus gefunden, wo die CRF&sub2;-Rezeptorexpression sehr gering war. Dieses differenzielle Expressionsmuster war wiederholt in anderen sensorischen Relay-Strukturen des Gehirnstamms. Somit war die CRF&sub2;-Rezeptorexpression auf einige wenige zerstreute Zellen in diesen Strukturen beschränkt (Tabelle 2), wohingegen das Maß an CRF&sub1;-Rezeptor-mRNA-Fülle in Tegmentum- Nuklei und sensorischen trigeminalen Gebieten hoch war. In ähnlicher Weise waren im Cerebellum CRF&sub1;-Rezeptor-mRNA-Titer sehr hoch in Purkinje- und Granula-Zellschichten, wo hingegen CRF&sub2;-Rezeptor-mRNA in Granulazellen in sehr beschränkten Titern vorhanden war (Fig. 11E).In the midbrain, CRF2-expressing cells were evident within nuclei biochemically characterized as serotonin-containing nuclei. Strongly hybridizing cells were located along the midline in the dorsal raphe nucleus (DR), the caudal linear nucleus, and in the lateral aspects of the central gray (Fig. 19). More ventrally, CRF2 receptor expression was also detectable in the medial raphe (MR) and the interpedunuclear nucleus (IPN), particularly within the rostral subnucleus (Fig. 19). With the exception of the IPN, CRF1 receptor mRNA titers were generally low in all of these areas. At this level, CRF2-expressing cells were also evident in clusters in the lateral and dorsal regions of the inner colliculus. However, higher titers of CRF1 mRNA expression were also present in the inferior colliculus. Higher titers of CRF₁ mRNA were also found in the visual receptive fields of the superior colliculus, where CRF₂ receptor expression was very low. This differential expression pattern was repeated in other sensory relay structures of the brainstem. Thus, CRF₂ receptor expression was restricted to a few scattered cells in these structures (Table 2), whereas the level of CRF₁ receptor mRNA abundance was high in tegmental nuclei and sensory trigeminal areas. Similarly, in the cerebellum, CRF₁ receptor mRNA titers were very high in Purkinje and granule cell layers, where whereas CRF2 receptor mRNA was present in granule cells at very limited titres (Fig. 11E).
In nicht-neuronalen Strukturen war ein sehr hohes Maß an CRF&sub2;-Rezeptor-Expression offensichtlich im choroiden Plexus der dritten, vierten und lateralen Ventrikel (Fig. 20). Zusätzlich wiesen Cerebralarteriolen konsistent CRF&sub2;-mRNA in allen untersuchten Gehirnebenen auf (Fig. 21). CRF&sub1;-mRNA war nachweisbar nahe den Hintergrundtitern in diesen Strukturen. In der Hypophyse war CRF&sub1;-Expresssion nachweisbar sowohl im vorderen als auch dem Zwischenlobus mit besonders hoher Expression in Clustern innerhalb des vorderen Lobus (Fig. 22). Im vorderen Lobus war CRF&sub2;-Rezeptor-Expression nur in verstreuten Zellen nachweisbar (Fig. 22).In non-neuronal structures, very high levels of CRF2 receptor expression were evident in the choroid plexus of the third, fourth, and lateral ventricles (Fig. 20). In addition, cerebral arterioles consistently expressed CRF2 mRNA in all brain levels examined (Fig. 21). CRF1 mRNA was detectable near background levels in these structures. In the pituitary, CRF1 expression was detectable in both the anterior and intermediate lobes with particularly high expression in clusters within the anterior lobe (Fig. 22). In the anterior lobe, CRF2 receptor expression was only detectable in scattered cells (Fig. 22).
Die vorliegenden in situ-Hybridisierungsstudien zeigen an, daß wenigstens zwei CRF- Rezeptorsubtypen, CRF&sub1; und CRF&sub2;, im Säugetierrattengehirn exprimiert werden. Die heterogenen anatomischen Verteilungsmuster von CRF&sub1;- und CRF&sub2;-mRNA-Expression schlagen distinkte funktionelle Rollen für jeden Rezeptor in CRFverwandten CNS-Schaltkreisen vor. Während CRF&sub1;-Rezeptorexpression am reichhaltigsten war in neocortikalen, cerebellaren und sensorischen Relais-Strukturen, war CRF&sub2;-Rezeptor-Expression im allgemeinen lokalisiert in spezifischen sub-kortikalen Strukturen, einschließlich dem lateralem Septum und verschiedenen hypotalamischen Nuklei.The present in situ hybridization studies indicate that at least two CRF receptor subtypes, CRF1 and CRF2, are expressed in the mammalian rat brain. The heterogeneous anatomical distribution patterns of CRF1 and CRF2 mRNA expression suggest distinct functional roles for each receptor in CRF-related CNS circuits. While CRF1 receptor expression was most abundant in neocortical, cerebellar, and sensory relay structures, CRF2 receptor expression was generally localized to specific subcortical structures, including the lateral septum and various hypothalamic nuclei.
Im Vorderhirn wurden die höchsten Titer an CRF&sub2;-Rezeptor-Expression in lateralen septalen Nuklei gefunden. Das laterale Septum, dank weit verstreuter reziproker Verbindungen innerhalb des Gehirns, ist beteiligt an einer Vielzahl von physiologischen Prozessen, die von höheren kognitiven Funktionen wie Lernen und Gedächnis bis zu autonomer Regulation einschließlich Futter- und Wasseraufnahme, reichen. Zusätzlich spielt das Septum eine zentrale Rolle bei klassischen limbischen Schaltkreisen und ist somit wichtig bei einer Vielzahl von emotionalen Zuständen, einschließlich Angst und Aggression. Die lateralen septalen Nuklei erhalten CRF-enthaltende Afferenzen von rostralen hypothalamischen Regionen, insbesondere dem vorderen hypothalamischen Gebiet (Sakanaka et al., j. Comp. Neurol. 270:404-415, 1988). Interessanterweise findet man die Mehrheit dieser CRF-ähnlichen immunreaktiven Fasern in den lateralsten Aspekten des LSV und im LSI (Sakanaka et al., J. Comp. Neurol. 270:404-415, 1988), wobei septale Sub-Nuklei die höchsten Titer an CRF&sub2;-Rezeptor-mRNA aufweisen (Fig. 12). Der Mangel an CRF&sub1;-Rezeptor-Expression in diesen Nuklei schlägt vor, daß CRF&sub2;-Rezeptoren alleine die postsynaptischen Wirkungen von CRF-Inputs zu dieser Region vermitteln. Die hauptsächlichen GABA-ergischen Neuronen des lateralen Septums sehen inhibitorischen Input zu hypothalamischen Regionen vor, ebenso wie Amygdale-Nuklei (Jakab et al., 1991, Calbindin-containing somatospiny neurons of the rat lateral septal area project to the medial amygdala and the anterior hypothalamus, Third IBRO World Congress Neuroscience Abstracts, 324) und erhalten exzitatorischen glutamaterischen Input aus der hippocampalen Formation (Joels und Urban, Experimental Brain Research 54:455-462, 1984). Das laterale Septum wirkt somit sowohl als ein Integrator von limbischen Schaltkreisen als auch als ein Interface zwischen telencephalen und diencephalen Gebieten. Das hohe Maß an CRF&sub2;-Rezeptor-Expression in diesem Gebiet zeigt an, daß CRF&sub2;-Rezeptoren limbische Schaltkreise auf der Ebene septaler Aktivität modulieren.In the forebrain, the highest titers of CRF2 receptor expression were found in lateral septal nuclei. The lateral septum, thanks to widely dispersed reciprocal connections within the brain, is involved in a variety of physiological processes ranging from higher cognitive functions such as learning and memory to autonomic regulation including food and water intake. In addition, the septum plays a central role in classical limbic circuits and is thus important in a variety of emotional states, including fear and aggression. The lateral septal nuclei receive CRF-containing afferents from rostral hypothalamic regions, particularly the anterior hypothalamic area (Sakanaka et al., j. Comp. Neurol. 270:404-415, 1988). Interestingly, the majority of these CRF-like immunoreactive fibers are found in the most lateral aspects of the LSV and the LSI (Sakanaka et al., J. Comp. Neurol. 270:404-415, 1988), with septal subnuclei containing the highest titers of CRF₂ receptor mRNA (Fig. 12). The lack of CRF₁ receptor expression in these nuclei suggests that CRF₂ receptors alone mediate the postsynaptic effects of CRF inputs to this region. The major GABAergic neurons of the lateral septum provide inhibitory input to hypothalamic regions as well as amygdala nuclei (Jakab et al., 1991, Calbindin-containing somatospiny neurons of the rat lateral septal area project to the medial amygdala and the anterior hypothalamus, Third IBRO World Congress Neuroscience Abstracts, 324) and receive excitatory glutamate input from the hippocampal formation (Joels and Urban, Experimental Brain Research 54:455-462, 1984). The lateral septum thus acts both as an integrator of limbic circuits and as an interface between telencephalic and diencephalic areas. The high level of CRF2 receptor expression in this area indicates that CRF2 receptors modulate limbic circuits at the level of septal activity.
In Übereinstimmung mit früheren in situ-Hybridisierungsstudien (Potter et al., Proceedings of the National Academy of Sciences 91:8777-8781, 1994) wurde ein allgemeiner Mangel an CRF&sub1;-Rezeptorexpression in hypothalamischen Nuklei festgestellt. Aus den vorliegenden Studien ist klar, daß CRF&sub2;-Rezeptor-mRNA innerhalb des rostro-caudalen Umfanges des Hypothalamus offensichtlich war, wohingegen die CRF&sub1;-Rezeptor-Expression beschränkt war. Der Unterschied hinsichtlich des Maßes an CRF-Rezeptor-Subtyp-Expression war besonders augenscheinlich im paraventrikulären Nukleus, wo CRF&sub2;-Rezeptor-Expression leicht nachweisbar war, wohingegen CRF&sub1;-Rezeptor-mRNA nur in verstreuten Zellen vorhanden war. Die Verteilung von Zellen, die CRF&sub2;-Rezeptor-mRNA exprimierten, innerhalb des PVN stimmt überein mit der zellulären Verteilung von CRF-mRNA (Fig. 18), was eine Autorezeptor-Rolle für CRF&sub2;-Rezeptoren in diesem Nukleus anzeigt. Die CRF-Neuronen des PVN spielen eine klassische hypophysiotrope Rolle beim Kontrollieren von ACTH-Freisetzung aus der vorderen Hypophyse (Wiegand und Price, J. Comp. Neurol. 192:1-19, 1980) und sind als solche zentral für die Kontrolle des Hypothalamo-Hypophysen-Nebennieren-Systems bei Säugetieren. Zusätzlich zu dieser mit der Streß-Achse in Beziehung stehenden Rolle projizieren Unterpopulationen von PVN-CRF-Neuronen, insbesondere innerhalb der dorsalen parvozellulären Region und ventralen Aspekt der medialen parvozellulären Region (mpv), zu autonomen Zellgruppen im Gehirnstamm und im Rückenmark (Sawchenko, Brain Res. 437, 1987). Somit schlägt das hohe Maß an CRF&sub2;-Rezeptor-Expression eine präsynaptische Rolle für CRF&sub2;-Rezeptoren beim Modulieren von autonom-verwandten CRF-Projektions-Neuronen vor.In agreement with previous in situ hybridization studies (Potter et al., Proceedings of the National Academy of Sciences 91:8777-8781, 1994), a general lack of CRF1 receptor expression was found in hypothalamic nuclei. From the present studies, it is clear that CRF2 receptor mRNA was evident within the rostrocaudal perimeter of the hypothalamus, whereas CRF1 receptor expression was restricted. The difference in the level of CRF receptor subtype expression was particularly evident in the paraventricular nucleus, where CRF2 receptor expression was readily detectable, whereas CRF1 receptor mRNA was present only in scattered cells. The distribution of cells expressing CRF2 receptor mRNA within the PVN is consistent with the cellular distribution of CRF mRNA (Fig. 18), indicating an autoreceptor role for CRF2 receptors in this nucleus. The CRF neurons of the PVN play a classical hypophysiotropic role in controlling ACTH release from the anterior pituitary (Wiegand and Price, J. Comp. Neurol. 192:1-19, 1980) and as such are central to the control of the hypothalamo-pituitary-adrenal system in mammals. In addition to this stress axis-related role, subpopulations of PVN CRF neurons, particularly within the dorsal parvocellular region and ventral aspect of the medial parvocellular region (mpv), project to autonomous cell groups in the brain stem and spinal cord (Sawchenko, Brain Res. 437, 1987). Thus, the high level of CRF2 receptor expression suggests a presynaptic role for CRF2 receptors in modulating autonomic-related CRF projection neurons.
Eine selektive Expression von CRF&sub2;-Rezeptor-mRNA war auch offensichtlich in den magnozellulären neurosekretorischen Neuronen des supraoptischen Nukleus. Mit Blick auf die mutmaßlich Verbindung von CRF&sub2;-Rezeptor-Expression mit CRF-Neuronen im PVN ist beachtlich, daß eine Untergruppe von SO-Neuronen auch CRF synthetisiert (Kawata et al., Cell Tissue Research 230:239-246, 1983). Die Anwesenheit von CRF&sub2;-Rezeptoren in sowohl SO- als auch PVN-Neuronen zeigt an, daß diese Stellen so wirken können, daß sie hypothalamischen Input zu sowohl der vorderen als auch hinteren Hypophyse beeinflussen können. Innerhalb der Hypophyse jedoch herrscht CRF&sub1;-Rezeptor-Expression gegenüber CRF&sub2;-Expression sowohl in den intermediären als auch den vorderen Loben vor. CRF&sub2;-Rezeptoren können somit, in Begrifflichkeiten von HPA-Achsenaktivität, CRF-Wirkungen auf der Ebene des Hypothalamus vermitteln, wohingegen CRF&sub1;-Rezeptoren verantwortlich sind für CRF-induzierte Änderungen in der ACTH-Freisetzung in Hypophysencorticotropen.Selective expression of CRF2 receptor mRNA was also evident in the magnocellular neurosecretory neurons of the supraoptic nucleus. In view of the putative connection of CRF2 receptor expression with CRF neurons in the PVN, it is notable that a subset of SO neurons also synthesize CRF (Kawata et al., Cell Tissue Research 230:239-246, 1983). The presence of CRF2 receptors in both SO and PVN neurons indicates that these sites may act to influence hypothalamic input to both the anterior and posterior pituitary. Within the pituitary, however, CRF1 receptor expression predominates over CRF2 expression in both the intermediate and anterior lobes. CRF2 receptors may thus, in terms of HPA axis activity, mediate CRF effects at the level of the hypothalamus, whereas CRF1 receptors are responsible for CRF-induced changes in ACTH release in pituitary corticotropes.
Innerhalb des caudalen Hypothalamus weisen CRF&sub1;- und CRF&sub2;-Rezeptoren wechselseitig exklusive Muster von mRNA-Verteilung auf: CRF&sub1;-Rezeptor-mRNA ist reichlich vorhanden im dorsomedialen Nukleus, aber gering vorhanden innerhalb des VMH, wohingegen CRF&sub2;- Rezeptor-mRNA-Expression sehr hoch war innerhalb des VMH, aber nicht nachweisbar innerhalb des DMH. CRF-enthaltende Fasern, die aus der corticomedialen Amygdale und dem Subikulum ihren Ursprung nehmen, enden innerhalb des VMH (Sakanaka et al., Brain Res. 382:213-238, 1986). Afferenzen aus dem VMH wiederum innervieren das Septum, BNST und die Amygdale, ebenso wie Gehirnstammregionen (Simerly, R.B., Anatomical substrates of hypothalamic integration. In: The Rat Nervous System (Paxinos, G., Hrsg.), S. 353-376, Academic Press, 1995). Mikroinjektion von CRF in den VMH ist verbunden mit Änderungen sowohl im autonomen Ausfluß als auch in der gastrointestinalen Funktion (Brown und Fisher, Regulation of the autonomic nervous system by corticotropin-releasing factor. In: Corticotropin-releasing factor: Basic and clinical studies of a neuropeptide (De Souza, E.B., Nemeroff, C.B., Hrsg.), S. 291-298, Boca Raton, FL, CRC Press, Inc., 1990; Tache et al., CRF: Central nervous system action to influence gastrointestinal function and role in the gastrointestinal response to stress. In: Corticotropin-releasing factor: Basic and clinical studies of a neuropeptide (De Souza, E.B., Nemeroff, C.B., Hrsg.), S. 299-308, Boca Raton, FL, CRC Press, Inc., 1990). Das hohe Maß an CRF&sub2;-Rezeptor-Expression im VMH impliziert diesen CRF- Rezeptoruntertyp als einen terminalen oder somato-dendritischen Regulator dieser mit CRFverwandten physiologischen Funktionen. Darüber hinaus kann Dysregulierung von CRF&sub2;- Rezeptoren in diesem Lokus, oder dem PVN, teilhaben an der vorgeschlagenen Rolle von zentralen CRF-Systemen bei der Entwicklung von Fettleibigkeit/Appetit-verringernden Syndromen (Krahn und Gosnell, Psychiatric Medicine 7:235-245, 1989).Within the caudal hypothalamus, CRF1 and CRF2 receptors exhibit mutually exclusive patterns of mRNA distribution: CRF1 receptor mRNA is abundant in the dorsomedial nucleus but low within the VMH, whereas CRF2 receptor mRNA expression was very high within the VMH but undetectable within the DMH. CRF-containing fibers originating from the corticomedial amygdala and subiculum terminate within the VMH (Sakanaka et al., Brain Res. 382:213-238, 1986). Afferents from the VMH in turn innervate the septum, BNST and amygdala, as well as brainstem regions (Simerly, RB, Anatomical substrates of hypothalamic integration. In: The Rat Nervous System (Paxinos, G., ed.), pp. 353-376, Academic Press, 1995). Microinjection of CRF into the VMH is associated with changes in both autonomic outflow and gastrointestinal function (Brown and Fisher, Regulation of the autonomic nervous system by corticotropin-releasing factor. In: Corticotropin-releasing factor: Basic and clinical studies of a neuropeptide (De Souza, EB, Nemeroff, CB, eds.), pp. 291-298, Boca Raton, FL, CRC Press, Inc., 1990; Tache et al., CRF: Central nervous system action to influence gastrointestinal function and role in the gastrointestinal response to stress. In: Corticotropin-releasing factor: Basic and clinical studies of a neuropeptide (De Souza, EB, Nemeroff, CB, eds.), pp. 299-308, Boca Raton, FL, CRC Press, Inc., 1990). The high level of CRF₂ receptor expression in the VMH implies that CRF receptor subtype as a terminal or somato-dendritic regulator of these CRF-related physiological functions. Furthermore, dysregulation of CRF2 receptors in this locus, or the PVN, may participate in the proposed role of central CRF systems in the development of obesity/appetite-reducing syndromes (Krahn and Gosnell, Psychiatric Medicine 7:235-245, 1989).
Zusätzlich zur CRF-Beteiligung bei der Entwicklung von Eßstörungen existiert ein hohes Maß an Belegen dafür, daß diese Neuropeptide bei der Pathophysiologie von affektiven Erkrankungen wie Angst und Depression beteiligt sind. Zum Beispiel produziert CRF, der in den Locus coeruleus von Nagern injiziert wurde, eine anxiogene Antwort, während man gezeigt hat, daß Benzodiazepin-angstlösende Mittel CRF-Konzentration im selben Nukleus verringern (Owens et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 258:349-356, 1991). In klinischen Studien betreffend starke Depression hat man gefunden, daß Patienten Zeichen von CRF- Hypersekretion aufweisen, einschließlich: erhöhte CRF-Konzentrationen in CSF, erhöhte HPA-Aktivität, eine abgestumpfte ACTH-Antwort auf CRF und Hypophysen- und Nebennierenhypertrophy (Owens und Nemeroff, The role of corticotropin-releasing factor in the pathophysiology of affective and anxiety disorders: laboratory and clinical studies. In: Corticotropin-Releasing Factor (Chadwick, D.J. Marsh, J., Ackrill, K., Hrsg.) S. 296-316, John Wiley and Sons, 1993). Mit Blick auf die stimulierende Rolle von CRF bei HPA-Aktivität bleibt es möglich, daß die bei Depression beobachtete Hypercortisolemi aus einem erhöhten zentralen CRF-Antrieb resultiert. Die Möglichkeit, daß die Hyperaktivität von Gehirn-CRF- Schaltkreisen zur Symptomatologie von depressiver Erkrankung beiträgt, wird gestützt durch präklinische Studien sowohl an Nagetieren als auch nicht-menschlichen Primaten. Bei beiden Spezies produziert die zentrale Verabreichung von CRF ein Spektrum an Verhaltensantworten, die an depressive Erkrankung beim Menschen erinnern (Koob und Britton, Behavioral effects of corticotropin-releasing factor. In: Corticotropin-releasing factor: Basic and clinical studies neuropeptide (De Souza, E.B., Nemeroff, C.B., Hrsg.), Boca Raton, FL, CRC Press, Inc., 1990; Kalin, Behavioral and endocrine studies of corticotropin-releasing hormone in primates. In: Corticotropin-releasing factor: Basic and clinical studies of a neuropeptide (De Souza, E.B., Nemeroff, C.B., Hrsg.), S. 275-290, Boca Raton, FL, CRC Press, Inc., 1990). Während die speziellen zugrundeliegenden Mechanismen, durch die CRF derartige Verhaltensantworten hervorruft weithin undefiniert bleiben, ist es wahrscheinlich, daß die Modulierung von limbischen Schaltkreisen im Gehirn und die Beteilung spezifiscrer Populationen von CRF-Neuronen beteiligt sind (Rainnie et al., J. Pharm. Exp. Therap. 263: 846-858, 1992).In addition to CRF involvement in the development of eating disorders, there is a high level of evidence that these neuropeptides are involved in the pathophysiology of affective disorders such as anxiety and depression. For example, CRF injected into the locus coeruleus of rodents produces an anxiogenic response, while benzodiazepine anxiolytics have been shown to reduce CRF concentration in the same nucleus (Owens et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 258:349-356, 1991). In clinical studies of major depression, patients have been found to exhibit signs of CRF hypersecretion, including: increased CRF concentrations in CSF, increased HPA activity, a blunted ACTH response to CRF, and pituitary and adrenal hypertrophy (Owens and Nemeroff, The role of corticotropin-releasing factor in the pathophysiology of affective and anxiety disorders: laboratory and clinical studies. In: Corticotropin-Releasing Factor (Chadwick, D.J. Marsh, J., Ackrill, K., eds.) pp. 296-316, John Wiley and Sons, 1993). Given the stimulatory role of CRF in HPA activity, it remains possible that the hypercortisolemia observed in depression results from increased central CRF drive. The possibility that hyperactivity of brain CRF circuits contributes to the symptomatology of depressive illness is supported by preclinical studies in both rodents and non-human primates. In both species, central administration of CRF produces a spectrum of behavioral responses reminiscent of depressive illness in humans (Koob and Britton, Behavioral effects of corticotropin-releasing factor. In: Corticotropin-releasing factor: Basic and clinical studies neuropeptide (De Souza, E.B., Nemeroff, C.B., eds.), Boca Raton, FL, CRC Press, Inc., 1990; Kalin, Behavioral and endocrine studies of corticotropin-releasing hormone in primates. In: Corticotropin-releasing factor: Basic and clinical studies of a neuropeptide (De Souza, E.B., Nemeroff, C.B., eds.), pp. 275-290, Boca Raton, FL, CRC Press, Inc., 1990). While the specific underlying mechanisms by which CRF elicits such behavioral responses remain largely undefined, it is likely that modulation of limbic circuits in the brain and engagement of specific populations of CRF neurons are involved (Rainnie et al., J. Pharm. Exp. Therap. 263: 846-858, 1992).
In dieser Hinsicht sieht die vorliegende Studie eine anatomische Grundlage für die Beteiligung von sowohl CRF&sub1;- als auch CRF&sub2;-Rezeptoren bei der Vermittlung limbischer CRF- Wirkungen vor. Während der CRF&sub2;-Rezeptor als der vorherrschende hypothalamische CRF- Rezeptor betrachtet werden kann, wurden CRF&sub1;- und CRF&sub2;-Rezeptoren in klassischen limbischen Strukturen lokalisiert, wie dem amygdaloiden Komplex, dem Hippocampus und den septalen Nuklei.In this regard, the present study provides an anatomical basis for the involvement of both CRF1 and CRF2 receptors in mediating limbic CRF actions. While the CRF2 receptor can be considered the predominant hypothalamic CRF receptor, CRF1 and CRF2 receptors have been localized in classical limbic structures, such as the amygdaloid complex, hippocampus, and septal nuclei.
Zusätzlich zu neuroendokrinen Abnormitäten zeigt eine überzeugende Menge an Daten Dysfunktion bei zentraler serotonergischer Aktivität bei depressiver Erkrankung an. Aus post mortem Studien ist klar, daß der Serotoninmetabolismus und spezifische Rezeptorsubtypen in einigen Gehirnregionen bei deprimierten Patienten geändert sind (Meltzer, Br. J. Psychiat. 155:25-31, 1989; Yates et al., Psychiatry 27:489-496, 1990). Wirkstoffe, die den Serotoninmetabolismus inhibieren, die Serotoninaufnahme von der Synapse inhibieren oder dahingehend wirken, daß sie direkt Serotonin-Rezeptoren stimulieren, sind alle wirksame Antidepressiva (Peroutka und Snyder, Science 210:88-90, 1980; Traber und Glaser, Trends Pharmacol. Sci 8:432-437, 1987). Da somit sowohl das HPA-Achsen- als auch das serotonerge System bei affektiver Erkrankung eine Rolle spielen, ist es wahrscheinlich, daß Wechselwirkungen zwischen diesen beiden Systemen für die Pathophysiologie und Pharmakotheraphie von Depression relevant sein können (Chalmers et al., Clin. Neurosci. 1:122-128, 1993). In diesem Zusammenhang zeigen die vorliegenden Daten eine selektive Expression von CRF&sub2;-RezeptormRNA in serotonergischen Zellkörpernuklei im Mittelhirn an. Sowohl dorsale als auch mediane Raphenuclei weisen CRF&sub2;-mRNA auf, ebenso Zellen in serotonin-assoziierten Regionen des interpeduncularen Nukleus und der zentralen grauen Substanz (Fig. 19). Da die Raphenuclei CRF-ergischen Input von Vorderhirnregionen erhalten (Sawchenko und Swanson, Organization of CRF immunoreactive cells and fibers in the rat brain: immunohistochemical studies. In: Corticotropin-releasing factor: Basic and clinical studies of a neuropeptide (De Souza, E.B., Nemeroff, C.B., Hrsg.), S. 29-52, Boca Raton, FL, CRC Press Inc., 1990), ist es wahrscheinlich, daß eine jegliche CRF-induzierte Modulierung von serotonergischer Aktivität durch CRF&sub2;-Rezeptor vermittelt ist. Eine derartige Wechselwirkung sieht eine anatomische und biochemische Basis vor für die zentrale, mit "Streß" im Zusammenhang stehende Modulierung von serotonergischer Funktion und eine Grundlage für Theorien von Streßinduzierten affektiven Erkrankungen.In addition to neuroendocrine abnormalities, a compelling body of data indicates dysfunction in central serotonergic activity in depressive illness. From postmortem studies it is clear that serotonin metabolism and specific receptor subtypes are altered in some brain regions in depressed patients (Meltzer, Br. J. Psychiat. 155:25-31, 1989; Yates et al., Psychiatry 27:489-496, 1990). Drugs that inhibit serotonin metabolism, inhibit serotonin uptake from the synapse, or act to directly stimulate serotonin receptors are all effective antidepressants (Peroutka and Snyder, Science 210:88-90, 1980; Traber and Glaser, Trends Pharmacol. Sci 8:432-437, 1987). Thus, since both the HPA axis and the serotonergic system play a role in affective illness, it is likely that interactions between these two systems may be relevant to the pathophysiology and pharmacotherapy of depression (Chalmers et al., Clin. Neurosci. 1:122-128, 1993). In this context, the present data indicate a selective expression of CRF2 receptor mRNA in serotonergic cell body nuclei in the midbrain. Both dorsal and median raphenuclei express CRF2 mRNA, as do cells in serotonin-associated regions of the interpeduncular nucleus and central gray matter (Fig. 19). Since the raphenuclei receive CRFergic input from forebrain regions (Sawchenko and Swanson, Organization of CRF immunoreactive cells and fibers in the rat brain: immunohistochemical studies. In: Corticotropin-releasing factor: Basic and clinical studies of a neuropeptide (De Souza, E.B., Nemeroff, C.B., eds.), pp. 29-52, Boca Raton, FL, CRC Press Inc., 1990), it is likely that any CRF-induced modulation of serotonergic activity is mediated by CRF2 receptor. Such an interaction provides an anatomical and biochemical basis for the central "stress"-related modulation of serotonergic function and a foundation for theories of stress-induced affective disorders.
Zusätzlich zu neuronaler Lokalisierung zeigt die vorliegende Studie auch ein hohes Maß an CRF&sub2;-Rezeptor-Expression sowohl im choroiden Plexus als auch in den zerebralen Arteriolen an. Die Anwesenheit von Signal in beiden Strukturen kann ein Anzeichen für eine Endothelzellenlokalisation sein. Die bei der vorliegenden Studie verwendete CRF&sub2;-cRNA-Sonde differenziert nicht zwischen zwei offensichtlichen Splice-Formen des CRF&sub2;-Rezeptors, CRF2α und CRF2β (Lovenberg et al., Proc. Natl. Acad Sci USA 92:836-840, 1995). Vorläufige Daten zeigen jedoch an, daß die CRF2β-Form des Rezeptors in Blutgefäßen vorherrschen kann. Interessanterweise wird der CRF2β-auch in peripheren Geweben wie Herz, Lunge und Skelettmuskel exprimiert, wo er dahingehend wirken kann, daß er vaskuläre Wirkungen von CRF vermittelt.In addition to neuronal localization, the present study also indicates high levels of CRF2 receptor expression in both the choroid plexus and cerebral arterioles. The presence of signal in both structures may indicate endothelial cell localization. The CRF2 cRNA probe used in the present study does not differentiate between two obvious splice forms of the CRF2 receptor, CRF2α and CRF2β (Lovenberg et al., Proc. Natl. Acad Sci USA 92:836-840, 1995). However, preliminary data indicate that the CRF2β form of the receptor may predominate in blood vessels. Interestingly, CRF2β is also expressed in peripheral tissues such as heart, lung, and skeletal muscle, where it may function to mediate vascular effects of CRF.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß eine differenzielle zelluläre Verteilung von CRF&sub2;- und CRF&sub1;-Rezeptor-RNA im Gehirn und der Hypophyse von der Ratte identifiziert worden ist. Diese Verteilung schlägt vor, daß der CRF&sub1;-Rezeptor der primäre neuroendokrine Hypophysen-CRF-Rezeptor ist und eine vorherrschende Rolle bei den kortikalen, cerebellaren und sensorischen Rollen von CRF im Gehirn spielt. Die regionale anatomische Verteilung von CRF&sub2;-Rezeptor-mRNA schlägt eine Rolle für diesen Rezeptor hinsichtlich hypothalamischer endokriner, autonomer und Verhaltenshandlungen von Gehirn-CRF vor. Die Anwesenheit von CRF&sub2;-Rezeptor-mRNA im hypothalamischen PVN und medialen und kortikalen amygdaloiden Regionen kann eine Autorezeptor-Rolle für diese Stelle in ausgewählten Schaltkreisen anzeigen. Tabelle II Semiquantative Bewertung der CRF&sub1;- und CRF&sub2;-Rezeptor-mRNA-Verteilung im Gehirn und der Hypophyse der Ratte In summary, a differential cellular distribution of CRF2 and CRF1 receptor RNA has been identified in the rat brain and pituitary. This distribution suggests that the CRF1 receptor is the primary neuroendocrine pituitary CRF receptor and plays a predominant role in the cortical, cerebellar, and sensory roles of CRF in the brain. The regional anatomical distribution of CRF2 receptor mRNA suggests a role for this receptor in hypothalamic endocrine, autonomic, and behavioral actions of brain CRF. The presence of CRF2 receptor mRNA in the hypothalamic PVN and medial and cortical amygdaloid regions may indicate an autoreceptor role for this site in selected circuits. Table II Semiquantitative assessment of CRF₁ and CRF₂ receptor mRNA distribution in rat brain and pituitary
Die Menge an CRF&sub1;- und CRF&sub2;-mRNA wurde für jede anatomische Region aus optische Dichtemessungen bestimmt. Dichtewerte für jeden Parameter werden dargestellt entsprechend ihren entsprechenden prozentualen Verteilungen: ++++ (> 75%), sehr dicht; +++ (< 75%, > 50%), dicht; ++ (< 50%, > 25%), moderat; + (25%, > 10%), gering; -/+ (< 10%), verstreute Zellen.The amount of CRF1 and CRF2 mRNA was determined for each anatomical region from optical density measurements. Density values for each parameter are presented according to their respective percentage distributions: ++++ (> 75%), very dense; +++ (< 75%, > 50%), dense; ++ (< 50%, > 25%), moderate; + (25%, > 10%), low; -/+ (< 10%), scattered cells.
(1) ALLGEMEINE ANGABEN:(1. GENERAL INFORMATION:
(i) ANMELDER: Lovenberg, Timothy W.(i) APPLICANT: Lovenberg, Timothy W.
Oltersdorf, TilmanOltersdorf, Tilman
Liaw, ChenLiaw, Chen
Grigoriadis, Dimitri E.Grigoriadis, Dimitri E.
Chalmers, Derek T.Chalmers, Derek T.
DeSouza, Errol B.DeSouza, Errol B.
(ii) BEZEICHNUNG DER ERFINDUNG: CORTICOTROPINFREISETZUNGS-FAKTOR2-REZEPTOREN(ii) TITLE OF THE INVENTION: CORTICOTROPIN RELEASE FACTOR 2 RECEPTORS
(iii) ANZAHL DER SEQUENZEN: 8(iii) NUMBER OF SEQUENCES: 8
(iv) KORRESPONDENZ-ADRESSE:(iv) CORRESPONDENCE ADDRESS:
(A) ADRESSAT: SEED and BERRY(A) ADDRESSEE: SEED and BERRY
(B) STRASSE: 6300 Columbia Center, 701 Fifth Avenue(B) STREET: 6300 Columbia Center, 701 Fifth Avenue
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